JP2011011641A - Vessel improving controllability - Google Patents

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Tomihiro Haraguchi
富博 原口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vessel having a pod propeller improving controllability and course stability.SOLUTION: The vessel 1 includes the pod propeller 10 for propelling the vessel, control fins 201 to 206 arranged symmetrically on the right and left sides of a hull center line or on the hull center line around the pod propeller, a driving means for driving the control fins, a driving state setting portion for setting the driving state of the vessel, and a control means for controlling the turning angles of the control fins according to the setting of the driving state setting portion via the driving means in combination with the turning angle of the pod propeller. Accordingly, overshoot with a vessel movement in a steering operation is reduced, and the controllability containing turning property and deceleration property and the course stability in deceleration are improved.

Description

本発明は、たとえば操縦性能向上を図った船舶に関する。   The present invention relates to a ship that has improved maneuvering performance, for example.

最近脚光を浴びている船舶としてポッド推進器、たとえばタンデム配置のCRP(Contra Rotating Propeller)ポッド推進器を装備した船舶がある。タンデム配置のCRPポッド推進器は、前プロペラとその直後に置かれた後ろプロペラを組み合わせてCRPを構成しているが、前後のプロペラが同心上に配置されるところから、プロペラが1枚のシングルポッド推進器と同様に1軸ポッド推進器の範疇に入る。   Recently, there is a ship equipped with a pod propeller, for example, a CRP (Contra Rotating Propeller) pod propeller arranged in tandem. The CRP pod propulsor with tandem arrangement combines a front propeller and a rear propeller placed immediately after it to form a CRP, but the front and rear propellers are arranged concentrically. Like the pod propeller, it falls into the category of single-axis pod propellers.

しかし、特に1軸ポッド推進器を装備した船舶は針路安定性が悪くなる傾向がある。これはポッドを装備するために船尾に大きな空間ができ、旋回抵抗が減少することが主な要因である。
ポッド推進器を備えた船舶の場合、舵を有していないところから、1軸ポッド推進器を装備した船舶に限らず針路安定性を含めた操縦性能を高めることが大きな課題となっている。
However, a ship equipped with a single-axis pod propulsion device tends to have poor course stability. This is mainly due to the fact that a large space is provided at the stern to equip the pod and the turning resistance is reduced.
In the case of a ship equipped with a pod propulsion device, since it does not have a rudder, it is not only a ship equipped with a single-axis pod propulsion device, but it is a major issue to improve maneuvering performance including course stability.

たとえば、特許文献1では、内部に動力伝達手段などを収容した翼断面形状ストラットによって船体から垂下されたプロペラポッドが動力伝達手段などを含むプロペラ駆動機構を収容し、その紡錘形の一部をなすように前部に回転可能に組み込まれたハブを上記プロペラ駆動機構によって回転駆動するとともに、ハブの周囲に設けられた複数のプロペラブレードを回転駆動することで、プロペラブレードが岩礁や浅瀬に当って損傷を受けるおそれがなく、プロペラブレード後方の螺旋状回転水流中においてフィン付き紡錘形プロペラポッドがその後部表面の流れ剥離発生を防止し、プロペラポッドの推進抵抗を小さくし、推進効率を向上させる技術思想が開示される。しかし、この思想では、操縦性能は考慮されていないため、本願の問題とするところとは異なっている。   For example, in Patent Document 1, a propeller pod suspended from a hull by a wing cross-sectional shape strut that contains power transmission means and the like accommodates a propeller drive mechanism including power transmission means and forms a part of the spindle shape. The propeller blade hits the reef and shallow water by rotating the hub that is rotatably installed in the front part by the propeller drive mechanism and rotating the propeller blades provided around the hub. There is no risk of being affected, and the spindle-shaped propeller pod with fins prevents flow separation on the rear surface in the spiral rotating water flow behind the propeller blade, reducing the propulsion pod propulsion resistance and improving the propulsion efficiency. Disclosed. However, in this idea, since the steering performance is not taken into consideration, it is different from the problem of the present application.

特許文献2では、プロペラが第1の軸を中心として所定方向に回転することにより、第1のフィンにはプロペラ後流が当たるようにさせ、このとき、第3の軸と直交する第1のフィンの断面は、第3の軸に沿って見たとき、第1の縁部及び第2の縁部を通る第4の軸が第1の軸に対して所定角度で傾斜し、かつ第1の縁部から第2の縁部に至る第1及び第2の側面部上の距離がそれぞれ異なるような形状とすることで、航行時における推進性能の向上を図ることができるとする技術思想が開示される。しかし、この思想は、プロペラ後流のエネルギーの一部を推力に変換することで、推進性能の向上を図ることに考察が払われているものであり、本願の問題とする操縦性能について何らかの解決策を与えるものではない。   In Patent Document 2, the propeller rotates in a predetermined direction around the first axis so that the first fin is subjected to the propeller wake, and at this time, the first axis orthogonal to the third axis is used. The cross-section of the fin is such that when viewed along the third axis, the fourth axis passing through the first edge and the second edge is inclined at a predetermined angle with respect to the first axis, and the first There is a technical idea that it is possible to improve the propulsion performance at the time of sailing by making the shapes such that the distances on the first and second side portions from the edge to the second edge are different from each other. Disclosed. However, this idea is considered to improve the propulsion performance by converting a part of the energy behind the propeller into thrust, and there is some solution to the steering performance that is the problem of this application. It does not give a measure.

特許文献3では、船尾部の後部から水中へ垂下するように設けられたポッドプロペラを備えるとともに、同ポッドプロペラよりも前方の船尾部分に船体中心線に沿うスケグを備え、航行時に船尾部よりも前方のほぼ水平な船底下面に沿う水の流れを上記船尾部の傾斜した船底下面へ沿わせるように導いて上記ポッドプロペラの後端におけるプロペラへ流入させるべく、上記船尾部の傾斜した船底下面の前端部付近に、同船底下面から離隔するようにして上記スケグから両側方へ突出したフィンを設けることで、船尾部船底下面の傾斜角をかなり大きく設定しても、航行時に同船底下面に沿う水の流れを円滑に導けるようにして、そのポッドプロペラへの流入に支障を来たさないようにした技術思想が開示される。しかし、この思想は、あくまで航行時に水の流れが剥離を起こさずにプロペラへ流入することで船舶の推進性を向上させることに主眼があり、本願の問題とする操縦性能について何らかの解決策を与えるものではない。   In Patent Document 3, a pod propeller is provided so as to hang down into the water from the rear part of the stern part, and a skeg along the hull center line is provided at the stern part ahead of the pod propeller, and more than the stern part during navigation. In order to guide the flow of water along the front bottom surface of the bottom of the stern to follow the sloped bottom of the bottom of the stern and to flow into the propeller at the rear end of the pod propeller, Even if the inclination angle of the bottom of the bottom of the stern part is set to be considerably large, fins that protrude from the skeg on both sides so as to be separated from the bottom of the bottom of the ship are provided near the front end. A technical idea is disclosed in which the flow of water can be smoothly guided so as not to hinder the flow into the pod propeller. However, this idea is mainly aimed at improving the propulsion performance of the ship by flowing the water into the propeller without causing separation during navigation, and gives some solution to the maneuverability that is the problem of the present application. It is not a thing.

特許文献4では、船体からストラットを介し水中へ垂下されたポッド推進器のポッド側部に、側方へ回動張り出し可能の舵板が設けられるとともに、同舵板の操舵制御機構が設けられる構成とすることで、船舶の針路安定を図れるようにした技術思想が開示される。しかし、この特許文献4においては、航行時の船首揺れや斜航を舵板により防ぎ針路安定性を高めているだけであり、本願の問題とする操縦性能に関する制御の具体的な方法についてなんら開示されていない。また、ポッド自身に舵板が取り付けられているため、旋回性の向上にも限りがあるものである。   In Patent Document 4, a structure is provided in which a rudder plate that can be pivoted to the side is provided on a pod side portion of a pod propulsion unit that is suspended underwater from a hull through a strut, and a steering control mechanism for the rudder plate is provided. By doing so, a technical idea that can stabilize the course of a ship is disclosed. However, this Patent Document 4 only prevents the bowing and skewing during navigation by the rudder blade and improves the course stability, and discloses a specific method of control relating to the steering performance, which is the problem of the present application. It has not been. Further, since the rudder plate is attached to the pod itself, the improvement in turning performance is limited.

特開平7−196085JP-A-7-196085 特開2003−200892JP2003-200902A 特開2005−280709JP-A-2005-280709 特開2004−237778JP 2004-237778 A

上述したように、これまでにおいては、推進性能や針路安定性能の向上を図った船舶という思想はあったが、1軸ポッド推進器を装備した船舶の直進性を維持する対策にとどまり、ダイナミックな操縦性能の向上を図る思想はなかった。   As described above, there has been a concept of a ship that has improved propulsion performance and course stability performance so far, but it is only a measure for maintaining the straightness of a ship equipped with a single-axis pod propulsion device, and is dynamic. There was no idea to improve maneuverability.

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決することを企図したものであるが、それに加えて幅広く操縦性能向上を図った船舶を提供することを目的とする。より具体的には、本発明は、操舵(方位変更あるいは変針とも言う)時のダイナミックな船体運動に伴うオーバーシュートを減少させるとともに旋回性、減速性、減速時の針路安定性等他の操縦性も向上させることができる船舶を提供することを目的とする。   The present invention is intended to solve the above-described problems of the prior art, but in addition to the above, an object of the present invention is to provide a ship with a wide range of maneuvering performance. More specifically, the present invention reduces overshoots associated with dynamic hull movement during steering (also referred to as direction change or course change), and other maneuverability such as turning performance, deceleration performance, and course stability during deceleration. It aims at providing the ship which can also improve.

かかる課題を解決するために、本願の請求項1に係る操縦性能向上を図った船舶は、船舶と、この船舶を推進するポッド推進器と、このポッド推進器の周囲の船体センターラインの左右もしくは船体センターライン上に略対称に配置した制御フィンと、この制御フィンを駆動する駆動手段と、前記船舶の運転状態を設定する運転状態設定手段と、この運転状態設定手段の設定に従って前記制御フィンの旋回角を前記ポッド推進器の旋回角と組み合わせ前記駆動手段を介して制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。   In order to solve such a problem, a ship aiming at improving the maneuverability according to claim 1 of the present application includes a ship, a pod propeller that propels the ship, and left and right sides of a hull center line around the pod propeller. Control fins arranged substantially symmetrically on the hull center line, driving means for driving the control fins, operating state setting means for setting the operating state of the ship, and the control fins according to the settings of the operating state setting means Control means for controlling the turning angle through the driving means in combination with the turning angle of the pod propulsion device.

「船舶」とは、たとえば、一定の剛性、大きさを備え推進機構によって推進される船舶のうち、特に、操縦性能の向上を図ることで経済性、利便性の向上といった効果が期待されるものをいい、具体的には旅客船(遠洋定期船、外国航路船、大洋航路船、クルーザー等)、貨客船(フェリー、鉄道車輛渡船等)、貨物船(コンテナ船、RO−RO船、タンカー、バルクキャリア等)、軍艦、巡視船、漁船、レジャー船その他の用途に用いられるものを全て含む。なお、船長や最大積載量等に限定はない。   “Vessel” is, for example, a vessel that has a certain rigidity and size and is propelled by a propulsion mechanism. In particular, an improvement in maneuvering performance is expected to improve economic efficiency and convenience. Specifically, passenger ships (ocean liners, foreign route ships, ocean route ships, cruisers, etc.), cargo passenger ships (ferry, railroad ferry, etc.), cargo ships (container ships, RO-RO ships, tankers, bulk carriers) Etc.), warships, patrol boats, fishing boats, leisure boats, etc. There is no limit to the captain or maximum load capacity.

「ポッド推進器」とは、船舶を推進する機能を各種動力によって実現するものをいい、たとえば、固定ピッチプロペラ、可変ピッチプロペラ(CPP)、二重反転プロペラ(CRP)を有し、ポッド1台のシングルポッド型、2台のツインポッド型等とすることができる。また、Zドライブ等の機械的推進器も含んでよい。   “Pod propulsion device” refers to a device that implements the function of propelling a ship with various types of power, for example, a fixed pitch propeller, a variable pitch propeller (CPP), a counter rotating propeller (CRP), and one pod. Single pod type, two twin pod type, etc. A mechanical propulsion device such as a Z drive may also be included.

「制御フィン」とは、たとえば、一定の形状と剛性を備えた構造物であって水流を受けてこれを船舶の推進の制御に利用できる機能をもったものをいい、ポッド推進器の周囲の船体センターラインの左右もしくは船体センターライン上に略対称に配置してもよい。たとえば、所定の電気系統を有し、所定の条件を検出してコンピュータ装置からの信号により駆動する自動制御にて駆動し、最大360度回転その他部分的に所定の角度に旋回する動作等を可能とすることができる。制御フィンの形状は、船舶の航行時の抵抗体とならない流線形状や翼形状等であることができ、その長さや幅等の寸法に限定はない。制御フィンの材質は、硬質であって防錆効果を有する素材、たとえば金属(たとえば鉄、鋼鉄等に塗装を施したもの)、合成樹脂、セラミック、ゴム等であることができるがこれに限定されることはない。制御フィンの駆動軸への装着方法は、溶接を含む脱着不能な状態であっても、ネジを含む接合部材を用いて脱着可能な状態であってもよい。   “Control fin” means, for example, a structure having a certain shape and rigidity and having a function of receiving a water flow and using it for controlling the propulsion of a ship. You may arrange | position substantially symmetrically on the left and right of a hull center line, or on a hull center line. For example, it has a predetermined electrical system, is driven by automatic control that detects a predetermined condition and is driven by a signal from a computer device, and can rotate up to 360 degrees or turn partially to a predetermined angle. It can be. The shape of the control fin can be a streamline shape, a wing shape, or the like that does not serve as a resistor during navigation of the ship, and there are no limitations on dimensions such as length and width. The material of the control fin can be a hard and anti-rust material, such as metal (for example, iron, steel, etc.), synthetic resin, ceramic, rubber, etc., but is not limited to this. Never happen. The method of attaching the control fin to the drive shaft may be in a state in which it is not removable including welding, or in a state in which it is removable using a joining member including a screw.

「駆動手段」とは、たとえば、制御フィンを駆動する機能を有するものをいい、詳細には、制御フィンと所定の電気系統で接続され、その旋回角を調整する機能を有する電動モータ、空気モータ、油圧回路等の機械・装置・制御回路等によって実現される。   “Drive means” means, for example, a device having a function of driving a control fin, and more specifically, an electric motor or an air motor connected to the control fin by a predetermined electric system and having a function of adjusting the turning angle. It is realized by a machine / device / control circuit such as a hydraulic circuit.

「運転状態設定手段」とは、たとえば、対水速度や運転のモード等、船舶の運転状態を設定する機能を有する設定手段によって実現される。船舶の向かうべき方位を設定する方位設定器、同様の機能を有する機械・装置・制御回路等、船舶を操船するための指示を入力するための操作盤等に設けられるものを含む。   The “operating state setting means” is realized by setting means having a function of setting the operating state of the ship, such as a water speed and a driving mode. Includes an orientation setter that sets the direction to which the ship should go, machines, devices, and control circuits that have similar functions, such as those provided on operation panels for inputting instructions for maneuvering the ship.

「制御手段」とは、たとえば、運転状態設定手段の設定に従って制御フィンの旋回角をポッド推進器の旋回角と組み合わせ駆動手段を介して制御する機能を実現するものをいい、所定の電気系統で接続した駆動手段及びポッド推進器に、運転状態設定手段で設定した設定値を信号として渡し、前記設定値に従って駆動手段の旋回角をポッド推進器の旋回角に応じて制御する機能を有する装置・制御回路・アルゴリズム等によって実現されるものを含む。前記制御は、フィードフォワード制御を含むオープンループ制御、または設定値と所定の検出値との差を偏差としてこの偏差をなくし設定値に追従させるフィードバック制御にて行うことができる。なお、設定値に対してオンオフ的に制御を行うバンバン制御を含めてもよい。   “Control means” means, for example, a means for realizing the function of controlling the turning angle of the control fin through the combination driving means with the turning angle of the pod propulsion device according to the setting of the operation state setting means. A device having a function of passing the set value set by the operation state setting means as a signal to the connected drive means and the pod propeller, and controlling the turning angle of the driving means according to the turning angle of the pod propeller according to the set value. Including those realized by control circuits and algorithms. The control can be performed by open loop control including feed-forward control or feedback control in which the difference between the set value and a predetermined detection value is eliminated to follow the set value. In addition, you may include the bang-bang control which controls on-off with respect to a setting value.

こうした構成により、運転状態設定手段によって船舶の運転状態を設定し、この運転状態設定手段の設定に従って制御手段が制御フィンの旋回角を前記ポッド推進器の旋回角と組み合わせて制御することで、船舶の操縦性能の向上を図ることができる。   With such a configuration, the operation state of the ship is set by the operation state setting means, and the control means controls the turning angle of the control fin in combination with the turning angle of the pod propulsion device according to the setting of the operation state setting means. The steering performance can be improved.

また、上記の構成において、請求項2に示すように、前記制御フィンを前記ポッド推進器の船体センターラインの左右に備えるように構成してもよい。   Further, in the above configuration, as shown in claim 2, the control fins may be provided on the left and right of the hull center line of the pod propulsion device.

こうした構成により、制御フィンをセンターラインの左右に付設したときは、ポッド推進器そのものに付設した場合は無論、センターラインの中心のみに付設した場合と比較して、船体の運動中心からの距離が取れ、制御フィンの効果が発揮し易くなり、更に船舶の操縦性能の向上を図ることができる。   With this configuration, when the control fins are attached to the left and right of the center line, the distance from the center of motion of the hull is, of course, less than when it is attached to the center of the center line. Therefore, the effect of the control fins can be easily exerted, and the maneuvering performance of the ship can be further improved.

また、上記の構成において、請求項3に示すように、前記船舶の操舵時に、前記制御手段はオーバーシュート角を小さくするよう前記制御フィンを前記ポッド推進器と同方向あるいは逆方向に制御するように構成してもよい。   Further, in the above-mentioned configuration, as shown in claim 3, when the ship is steered, the control means controls the control fin in the same direction as or in the opposite direction to the pod propulsion unit so as to reduce an overshoot angle. You may comprise.

「オーバーシュート角」とは、たとえば、航行時に操舵を行った場合、船舶が惰性等により設定値を越えて動作することで、船首角が目標値以上となるオーバーシュートが発生し、船首角が最大となった値から、設定された方位(方位角)を差し引いた値の絶対値を示す。   “Overshoot angle” means that, for example, when steering during navigation, the ship operates beyond the set value due to inertia, etc., so that an overshoot occurs where the bow angle exceeds the target value. The absolute value of the value obtained by subtracting the set azimuth (azimuth angle) from the maximum value is shown.

「オーバーシュート角を小さくするよう制御フィンをポッド推進器と同方向あるいは逆方向に制御する」とは、たとえば、ポッド推進器の推力等により船舶を旋回させている間は、ポッド推進器と逆方向に制御フィンを制御し、オーバーシュートが発生してからオーバーシュート角が最大になる間は、ポッド推進器と同方向に制御することを示す。   “Controlling the control fins in the same direction as the pod propeller or in the opposite direction so as to reduce the overshoot angle” means that, for example, while the ship is turning due to the thrust of the pod propeller, the reverse of the pod propeller The control fin is controlled in the direction, and the control is performed in the same direction as the pod propulsion unit until the overshoot angle becomes maximum after the overshoot occurs.

こうした構成により、ポッド推進器により船舶が旋回している間は、オーバーシュートが発生しないように、及びオーバーシュート角が最小となるように制御フィンを制御することができる。また、船舶に関して惰性等によりオーバーシュートが発生した際は、オーバーシュート角がより小さくなるように制御フィンを制御することができるため、船舶の操縦性能の向上を図ることができる。   With such a configuration, the control fin can be controlled so that overshoot does not occur and the overshoot angle is minimized while the ship is turning by the pod propulsion device. Further, when an overshoot occurs due to inertia or the like with respect to the ship, the control fins can be controlled so that the overshoot angle becomes smaller, so that the maneuvering performance of the ship can be improved.

また、上記の構成において、請求項4に示すように、前記船舶の旋回時に、前記制御手段は前記制御フィンを前記ポッド推進器と同方向に制御するように構成してもよい。   In the above-described configuration, as shown in claim 4, the control means may control the control fin in the same direction as the pod propulsion device when the ship turns.

「制御フィンをポッド推進器と同方向に制御する」とは、たとえば、離着桟時における船舶の旋回時において、ポッド推進器の推力等により船舶を旋回させている間は、ポッド推進器と同方向に制御フィンを制御することを示す。   “Controlling the control fins in the same direction as the pod propeller” means, for example, that the pod propeller is turned while the ship is turning due to the thrust of the pod propeller at the time of turning of the vessel at the landing pier. It shows that the control fin is controlled in the same direction.

こうした構成により、制御フィンがポッド推進器の推力による旋回作用を助けるように同方向に制御フィンを制御することができるため、船舶の操縦性能の向上を図ることができる。   With such a configuration, the control fin can be controlled in the same direction so as to assist the turning action by the thrust of the pod propulsion device, so that the maneuvering performance of the ship can be improved.

また、上記の構成において、請求項5に示すように、前記制御フィンを前記船舶の減速時に、前記制御手段は前記船舶の抵抗が増すように前記制御フィンを船体センターラインに実質的に対称の方向に制御するように構成してもよい。   Further, in the above configuration, as shown in claim 5, when the control fin is decelerated, the control means is substantially symmetrical to the hull center line so that the resistance of the ship is increased. You may comprise so that it may control in a direction.

「制御フィンを船体センターラインに実質的に対称の方向に制御する」とは、たとえばセンターラインの上、及び/もしくはセンターラインに関して略左右対称に付設した制御フィンを動作させ、船体の均衡を維持するように実質的に対称の方向に制御し抵抗を付けることを示す。   “Controlling the control fins in a direction substantially symmetrical to the hull center line” means that, for example, the control fins provided on the center line and / or substantially symmetrically with respect to the center line are operated to maintain the balance of the hull. It shows that resistance is controlled and controlled in a substantially symmetrical direction.

こうした構成により、船舶の停止あるいは減速時において、制御フィンが船舶の抵抗体ともなるように制御することができるため、船舶の操縦性能の向上を図ることができる。   With such a configuration, when the ship is stopped or decelerated, it is possible to control the control fin so as to be a resistor of the ship, so that the maneuvering performance of the ship can be improved.

また、上記の構成において、請求項6に示すように、前記ポッド推進器を旋回させ前記船舶の速度を低下させる際に、前記制御手段はポッド推力による前記船舶の横移動および旋回角を減少するように前記制御フィンを制御するように構成してもよい。   Further, in the above-mentioned configuration, as shown in claim 6, when the pod propulsion device is turned to reduce the speed of the ship, the control means reduces the lateral movement and the turning angle of the ship by the pod thrust. In this way, the control fins may be controlled.

「ポッド推力による船舶の横移動および旋回角を減少するように制御フィンを制御する」とは、たとえば、ポッド推進器を逆転させて減速するときにポッド推進器の推力の影響により船舶が意に反して横方向にスライドしてしまったり、旋回してしまったりする船舶の動作を、制御フィンにて減少させるように制御することを示す。   “Controlling the control fins so as to reduce the lateral movement and turning angle of the ship due to the pod thrust” means, for example, that the ship is affected by the thrust of the pod thruster when the pod thruster is rotated in reverse and decelerated. On the other hand, it shows that the operation of the ship that slides or turns in the lateral direction is controlled to be reduced by the control fin.

こうした構成により、ポッド推進器を旋回させ船舶の速度を低下させる際に、制御フィンが船舶の横移動及び旋回角を減少する抵抗体ともなるように制御することができるため、船舶の操縦性能の向上を図ることができる。   With such a configuration, when the pod propeller is turned and the speed of the ship is reduced, the control fin can be controlled so as to be a resistor that reduces the lateral movement and turning angle of the ship. Improvements can be made.

また、上記の構成において、請求項7に示すように、前記制御手段は前記運転状態設定手段の設定状態にしたがって異なるモードで前記ポッド推進器と前記制御フィンの旋回角を制御するように構成してもよい。   Further, in the above configuration, as shown in claim 7, the control means is configured to control the turning angle of the pod propulsion device and the control fin in different modes according to the setting state of the operation state setting means. May be.

「運転状態設定手段の設定状態」とは、たとえば、航行時、あるいは操縦性能試験時において、所望の方位に向かって曲がらずに真っ直ぐ直進させる保針状態、操舵(操舵輪の操作)等により、旋回、ジグザグ、針路変更、平行移動等の向きを変える運動を行うダイナミックな操縦状態、また減速を行う操縦状態等を設定することを示す。   The “setting state of the driving state setting means” means, for example, in a navigation state or a steering performance test, by a needle-holding state in which the vehicle travels straight without turning toward a desired direction, steering (operation of the steering wheel), etc. This indicates that a dynamic steering state in which a motion that changes the direction such as turning, zigzag, course change, and parallel movement is performed, and a steering state in which deceleration is performed are set.

こうした構成により、たとえば上記種々の運転状態を異なるモードで記憶しておき、船舶の航行状況に応じた運転状態設定手段の設定に従って各モードを呼び出すことで、ポッド推進器及び制御フィンの旋回角を所定の制御アルゴリズムにより制御して船舶を所望の状態として航行させることができる。また、船舶が保針状態を維持するように自動操舵するオートパイロットモードとして記憶しておくこともできる。したがって、運転状態設定手段の設定状態に従って異なるモードを起動させることで、船舶の操縦性能の向上を図ることができる。   With such a configuration, for example, the various operating states are stored in different modes, and each mode is called in accordance with the setting of the operating state setting means according to the navigational state of the ship, so that the turning angles of the pod propulsor and the control fin can be determined. The ship can be navigated in a desired state under the control of a predetermined control algorithm. Moreover, it can also memorize | store as an autopilot mode which carries out automatic steering so that a ship may maintain a needle-keeping state. Therefore, it is possible to improve the maneuvering performance of the ship by activating different modes according to the setting state of the driving state setting means.

また、上記課題を解決するために、本願の請求項8に係る操縦性能向上を図った船舶は、船舶と、この船舶を推進するポッド推進器と、このポッド推進器の周囲の船体センターラインの左右もしくは船体センターライン上に対称に配置した制御フィンと、この制御フィンを駆動する駆動手段と、前記船舶の方位を設定する方位設定手段と、前記船舶の方位を検出する方位検出手段と、この方位検出手段の検出値と前記方位設定手段の設定値とを比較して前記駆動手段を制御する制御手段とを備えて構成される。   In order to solve the above-mentioned problem, a ship that has improved maneuvering performance according to claim 8 of the present application includes a ship, a pod propeller that propels the ship, and a hull center line around the pod propeller. Control fins arranged symmetrically on the left and right or on the hull center line, drive means for driving the control fins, direction setting means for setting the direction of the ship, direction detection means for detecting the direction of the ship, and Control means for controlling the driving means by comparing the detected value of the azimuth detecting means with the set value of the azimuth setting means.

「方位設定手段」とは、船舶の進むべき方位を設定するためのものである。たとえば船舶の舵やポッドの向きを操作しいわゆる操舵を行う操舵輪やオートパイロットモードにおける指示を入力するための操作盤等を指す。   “Direction setting means” is for setting the direction in which the ship is to travel. For example, it refers to a steered wheel for manipulating the direction of a ship's rudder or pod to perform so-called steering, an operation panel for inputting instructions in an autopilot mode, or the like.

「方位検出手段」とは、たとえば、船舶の方位(針路)を検出するジャイロコンパスや磁気方位センサー、GPS利用の方位センサー等を含む。また、船舶の方位は船首角速度を積分することで算出することもできるため、前記方位検出手段には、角速度検出センサー等も含む。   The “azimuth detection means” includes, for example, a gyro compass that detects the azimuth (heading) of a ship, a magnetic azimuth sensor, a GPS-based azimuth sensor, and the like. Further, since the azimuth of the ship can be calculated by integrating the bow angular velocity, the azimuth detecting means includes an angular velocity detecting sensor and the like.

「制御手段」とは、たとえば、方位検出手段で都度検出した検出値と方位設定手段で予め設定した設定値とを比較し、その差分を偏差として駆動手段をフィードバック制御するもので、詳細には、所定の電気系統で接続した駆動手段に、前記偏差から導出した制御値を信号として渡し、前記制御値に従って駆動手段を制御する機能を有する装置・制御回路・アルゴリズム等によって実現される。すなわち、種々の外乱や過渡的状態に拘らず船舶の設定された方位を維持しもしくはその方位に近づけるべく、駆動手段を制御して制御フィンの旋回角を制御することで、船舶の操縦性能を向上するものである。   “Control means” means, for example, comparing a detection value detected each time by the azimuth detection means with a preset value set by the azimuth setting means, and feedback controlling the drive means using the difference as a deviation. This is realized by a device, a control circuit, an algorithm or the like having a function of passing a control value derived from the deviation as a signal to a driving means connected by a predetermined electric system and controlling the driving means in accordance with the control value. In other words, the control performance of the ship is controlled by controlling the turning angle of the control fins by controlling the driving means in order to maintain or approach the set direction of the ship regardless of various disturbances and transient conditions. It will improve.

こうした構成により、最適に制御フィンをフィードバック制御することで、偏差を無くし針路安定性を高めた上で、船舶のダイナミックな操縦性能の向上を図ることができる。   With such a configuration, it is possible to improve the dynamic maneuvering performance of the ship while eliminating deviation and improving the course stability by optimally performing feedback control of the control fins.

また、上記の構成において、請求項9に示すように、前記方位検出手段は前記船舶の船首方位の角速度に基づいて方位を検出するような構成としてもよい。   Further, in the above configuration, as shown in claim 9, the direction detection means may be configured to detect the direction based on the angular velocity of the bow direction of the ship.

「船首方位の角速度に基づいて方位を検出する」とは、例えば、方位検出手段として角速度センサーを用いて、前記角速度センサーで検出した角速度を積分して方位を算出することを示す。   “Detecting the azimuth based on the angular velocity of the bow azimuth” means, for example, using an angular velocity sensor as the azimuth detecting means and calculating the azimuth by integrating the angular velocity detected by the angular velocity sensor.

こうした構成により、角速度センサーで検出した角速度に基づいて、角速度を積分して算出した方位を方位検出手段の検出値として駆動手段を制御することで、方位を検出する装置を特別に装備することを要せずに、的確に船舶の操縦性能の向上を図ることができる。   With such a configuration, it is possible to specially equip a device for detecting the azimuth by controlling the driving means based on the angular velocity detected by the angular velocity sensor using the azimuth calculated by integrating the angular velocity as the detection value of the azimuth detecting means. It is possible to improve the ship maneuvering performance accurately without the need.

また、上記の構成において、請求項10に示すように、前記制御手段は前記方位設定手段の設定状態に従って異なるモードで前記ポッド推進器と前記制御フィンの旋回角を制御するような構成としてもよい。   Further, in the above-described configuration, as shown in claim 10, the control unit may control the turning angle of the pod propulsion unit and the control fin in different modes according to the setting state of the azimuth setting unit. .

こうした構成により、たとえば種々の運転状態を異なるモードで記憶しておき、運転状態設定手段の設定に従って各モードを呼び出し、そのモードに応じてポッド推進器及び制御フィンの旋回角をフィードバック制御し、より的確に船舶の操縦性能の向上を図ることができる。   With such a configuration, for example, various operation states are stored in different modes, each mode is called according to the setting of the operation state setting means, feedback control of the turning angle of the pod propulsion unit and the control fin according to the mode, and more The ship's maneuvering performance can be improved accurately.

本発明によれば、ポッド推進器を備えた船舶の、操舵時のダイナミックな船体運動に伴うオーバーシュートを減少させることができる。また、旋回性、減速性、また減速時の針路安定性を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the overshoot accompanying the dynamic ship motion at the time of steering of the ship provided with the pod propulsion device can be reduced. Further, turning performance, deceleration performance, and course stability during deceleration can be improved.

また、制御フィンをポッド推進器の船体センターラインの左右に備えることにより、制御フィンの効果が発揮し易くなり、操縦性能をより高めることができる。   Further, by providing the control fins on the left and right sides of the hull center line of the pod propulsion device, the effect of the control fins can be easily exerted, and the maneuvering performance can be further enhanced.

また、制御フィンとポッド推進器を船舶の状態に応じて同方向あるいは逆方向に適宜制御することにより、両者が協動して船体のオーバーシュートを大きく低減することができる。   Further, by appropriately controlling the control fin and the pod propulsion device in the same direction or in the opposite direction according to the state of the ship, both can cooperate to greatly reduce the overshoot of the hull.

また、船舶の旋回時に、制御フィンをポッド推進器と同方向に制御することにより、旋回半径を小さくでき旋回性の向上を通じて操縦性能を向上することができる。   Further, by controlling the control fin in the same direction as the pod propulsion device when turning the ship, the turning radius can be reduced and the steering performance can be improved through the improvement of turning ability.

また、船舶の減速時に、制御フィンを船体センターラインに実質的に対称の方向に制御することにより、船舶の抵抗が増し減速時における減速性能を向上することにより操縦性能が向上できる。   Further, when the ship is decelerated, the control fins are controlled in a direction substantially symmetrical to the hull center line, so that the resistance of the ship is increased and the deceleration performance at the time of deceleration is improved, thereby improving the maneuvering performance.

また、ポッド推進器を旋回させ速度を低下させる際に、制御フィンを制御することにより船舶の横移動および旋回角を減少し針路安定性を高め、操縦性能を向上することができる。   Further, when the pod propulsion device is turned to reduce the speed, by controlling the control fins, the lateral movement and turning angle of the ship can be reduced, the course stability can be improved, and the steering performance can be improved.

また、運転状態設定手段の設定状態に従った異なるモードでポッド推進器と制御フィンの旋回角を制御し、人的な操作を省いて的確に両者の旋回角を制御できる。   Further, the turning angle of the pod propulsor and the control fin can be controlled in different modes according to the setting state of the operation state setting means, and the turning angle of both can be accurately controlled without human operation.

また、ポッド推進器と制御フィンを方位設定手段及び方位検出手段に基づいてフィードバック制御することにより、偏差を無くし針路安定性を高めた上で、船舶の操縦性能を向上することができる。   Further, by performing feedback control of the pod propulsor and the control fin based on the direction setting means and the direction detection means, the steering performance of the ship can be improved while eliminating the deviation and improving the course stability.

さらに、方位設定手段の設定状態に従って異なるモードでポッド推進器と制御フィンの旋回角をフィードバック制御することにより、そのモードに応じて、より的確に偏差を無くし針路安定性を高めた上で船舶の操縦性能の向上が実現できる。   Furthermore, by feedback controlling the turning angle of the pod propulsor and control fin in different modes according to the setting state of the azimuth setting means, the deviation of the pod propulsion unit and the control fin is eliminated more accurately and the course stability is improved. Improved maneuverability can be achieved.

本発明の一実施形態(第一の実施形態)に係る船舶のポッド推進器及び制御フィンの状態を示す図である。It is a figure which shows the state of the pod propulsion device and control fin of the ship which concerns on one Embodiment (1st embodiment) of this invention. 同制御ブロック図である。It is the same control block diagram. 本発明の一実施形態(第二の実施形態)に係るポッド推進器及び制御フィンの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the pod propulsion apparatus and control fin which concern on one Embodiment (2nd embodiment) of this invention. 同ポッド推進器及び制御フィンの図3Aに対応した動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement corresponding to FIG. 3A of the pod propulsion device and a control fin. 同Z試験におけるポッド旋回角とフィン旋回角と船首角の関係を図3Aに対応させて示す図である。It is a figure which shows the relationship between the pod turning angle in the same Z test, a fin turning angle, and a bow angle corresponding to FIG. 3A. 本発明の別の実施形態(第三の実施形態)に係るポッド推進器及び制御フィンの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the pod propulsion apparatus and control fin which concern on another embodiment (3rd embodiment) of this invention. 同ポッド推進器及び制御フィンの図4Aに対応した動作を示す図である。It is a figure which shows the operation | movement corresponding to FIG. 4A of the same pod propelling device and a control fin. 本発明のまた別の実施形態(第四の実施形態)に係るポッド推進器及び制御フィンの動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the pod propulsion apparatus and control fin which concern on another embodiment (4th embodiment) of this invention. 同ポッド推進器及び制御フィンの図5Aに対応した状態を示す図である。It is a figure which shows the state corresponding to FIG. 5A of the pod propulsion device and a control fin.

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。なお、以下では、本発明の目的を達成するための説明に必要な範囲を模式的に示し、本発明の該当部分の説明に必要な範囲を主に説明することとし、説明を省略する箇所については公知技術によるものとする。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, the range necessary for the description for achieving the object of the present invention is schematically shown, and the range necessary for the description of the relevant part of the present invention will be mainly described. Are according to known techniques.

(第一の実施形態)
図1は、本発明の一実施形態に係る船舶の船尾におけるポッド推進器及び制御フィンの状態を示す図である。同図に示す(a)は、船舶1に係る船体2の船尾2aを横方向から見た側面図、(b)は船舶1の船尾2aを下方向(船尾船底面2bの方向)から見た下面図である。(a)及び(b)に示すとおり、船尾2aに係る船尾船底面2bは後方へ緩やかに上昇した形状を有する。また、船尾2aの後方にはポッド推進器10が設置され、その周辺には制御フィン201〜206が付設されている。なお、以下の図1及び図2では、PID制御を主に念頭において説明するが、本願の技術思想はPID制御以外の制御においても勿論適用可能である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a state of a pod propulsion device and control fins at the stern of a ship according to an embodiment of the present invention. (A) shown to the figure is the side view which looked at the stern 2a of the hull 2 which concerns on the ship 1 from the horizontal direction, (b) looked at the stern 2a of the ship 1 from the downward direction (direction of the stern bottom 2b). It is a bottom view. As shown to (a) and (b), the stern bottom 2b which concerns on the stern 2a has the shape which raised gently back. Further, a pod propulsion device 10 is installed behind the stern 2a, and control fins 201 to 206 are attached to the periphery thereof. 1 and 2 below, the PID control is mainly described in mind, but the technical idea of the present application is naturally applicable to a control other than the PID control.

船舶1は、たとえば旅客船(遠洋定期船、外国航路船、大洋航路船、クルーザー等)、貨客船(フェリー、鉄道車輛渡船等)、貨物船(コンテナ船、RO−RO船、タンカー、バルクキャリア等)、軍艦、巡視船、漁船、レジャー船その他の用途に用いられるものを全て含むものである。船長や最大積載量等にも限定はない。   Ships 1 are, for example, passenger ships (ocean liners, foreign route ships, ocean route ships, cruisers, etc.), cargo passenger ships (ferry, railroad ferry, etc.), cargo ships (container ships, RO-RO ships, tankers, bulk carriers, etc.) , Warships, patrol boats, fishing boats, leisure boats, and other things used for other purposes. There is no limit to the captain or maximum load capacity.

船舶の運動性能を評価する指標としては、まず針路安定性がある。これは直進的な航行時に外乱(潮流や風等)によって引き起こされた船首揺れや斜航を減衰させて、設定された方位のどの程度の幅内に揺れや斜航を抑えられるかという直進性により針路安定性の良し悪しが判断される。また、操舵を行いダイナミックに針路変更した場合は、変更後の針路のどの程度の幅内に整定後の針路が納まっているかによって針路安定性の良し悪しが判断される。このダイナミックな針路変更の場合は、また針路変更後の所定の幅内にいかに早く整定できるかの整定時間をもって「針路安定性が良い」という場合もある。   As an index for evaluating the motion performance of a ship, there is a course stability first. This is to reduce the bowing and tilting caused by disturbances (tidal currents and winds) during straight-ahead navigation, and the straightness of how much swinging and tilting can be suppressed within the set direction Thus, it is judged whether the course stability is good or bad. Further, when the course is changed dynamically by steering, whether the course stability is good or bad is determined depending on the width of the course after the change is within the changed course. In the case of this dynamic course change, there is also a case where “the course stability is good” with a settling time of how fast the settling can be performed within a predetermined width after the course change.

また、船舶の運動性能を評価する指標に関して、ダイナミックな操縦性能として、旋回性、ジグザグ航走性、針路変更性、平行移動性等が挙げられる。これらのダイナミックな操縦性能の良し悪しは、旋回性であればいかに旋回半径が小さい状態で曲がれるかが一つの指標となる。たとえば、船舶の離着桟時においては、前後方向の速度が遅いので、その場で即応的に曲がることが重要である。旋回半径が小さければ、港等の狭い領域内でも、迅速に所望の状態(船舶の船首を出港方向に向けることや船舶を停泊させること等)にすることができるため、旋回性の良さが求められる。   In addition, with regard to an index for evaluating the kinematic performance of a ship, dynamic maneuvering performance includes turning performance, zigzag traveling performance, course changeability, parallel mobility, and the like. The good or bad of these dynamic maneuvering performances is one indicator of how the turning radius is small if it is turning. For example, at the time of a ship's takeoff and landing berth, the speed in the front-rear direction is slow, so it is important to bend immediately on the spot. If the turning radius is small, even in a narrow area such as a port, it is possible to quickly achieve a desired state (turning the bow of the ship in the direction of leaving the port, or anchoring the ship, etc.). It is done.

また、Z試験に代表されるジグザグ航走性は、操舵により連続的に変更される方位に対しいかにオーバーシュートを少なくして航走できるかにより、その性能の良し悪しが判断される。   Further, the zigzag traveling performance represented by the Z test is judged as good or bad in performance depending on how the overshoot can be reduced with respect to the direction continuously changed by the steering.

また、針路変更性も操舵により変更した方位に対しいかにオーバーシュートを少なくして航走できるかにより、その性能の良し悪しが判断される。   In addition, whether the course is changeable or not is determined by how the overshoot can be reduced with respect to the direction changed by steering.

さらに平行移動性も同様に、変更した平行方位に対していかにオーバーシュートを少なくして移動できるかにより、その性能の良し悪しが判断される。但し、これらジグザグ航走性、針路変更性、平行移動性においては、操舵により変更した方位の所定の幅内にいかに早く整定できるかの整定時間を持って操縦性能の良し悪しを言う場合もある。   In addition, the parallel mobility is similarly judged whether the performance is good or bad depending on how the overshoot can be reduced with respect to the changed parallel orientation. However, in these zigzag cruising performance, course changeability, and parallel mobility, there is a case where the steering performance is said to be good or bad with a settling time of how fast it can be settled within a predetermined width of the direction changed by steering. .

したがって、針路安定性とダイナミックな操縦性能とは同じ操縦性能のうちでも異なるものであり、Z試験は船舶のジグザグ航走におけるダイナミックな操縦性能を評価するものである。   Therefore, course stability and dynamic maneuverability are different from each other in the same maneuverability, and the Z test evaluates the dynamic maneuverability in zigzag navigation of a ship.

なお船舶は、上記した直進的な航行や操舵に伴う各種ダイナミックな航走以外にも、減速や停止に向けての減速を行ったり、それもポッド推進器を逆向きにして減速を行ったりする場合もある。   In addition to the various types of dynamic sailing associated with the above-mentioned straight-ahead navigation and steering, the ship decelerates to decelerate or stop, and also decelerates with the pod propeller in the reverse direction. In some cases.

本願では、これらの場合も広義での操縦性能の範疇に入るものとして扱う。   In the present application, these cases are also treated as being in the category of steering performance in a broad sense.

ポッド推進器10は、360度回転しての横移動やその場での回転等の自由自在な操船を可能にすると共に、所定の旋回角(以下、「首振り角」ともいう。)を得るように制御することで操舵時に、所望の方向に変更(変針)して迅速に船体を設定方位に向けるように駆動されるものである。   The pod propulsor 10 enables free maneuvering such as lateral movement by rotating 360 degrees and rotation on the spot, and obtains a predetermined turning angle (hereinafter also referred to as “swing angle”). By controlling in this way, at the time of steering, the vehicle is driven so as to change (change the needle) in a desired direction and to quickly turn the hull to a set direction.

詳細には、プロペラを有した構成とした上で、前記プロペラは正回転及び逆回転を任意に可能とし、楕円体の中に電動モータやベベルギヤーを内蔵し、それを船尾2aの船内に納めた装置で回転させることができる推進装置として構成され、一種の船外機の形態として船舶1と独立して艤装される。たとえば、固定ピッチプロペラ、可変ピッチプロペラ(CPP)、二重反転プロペラ(CRP)を有し、ポッド1台のシングルポッド型、2台のツインポッド型等とすることができる。また、Zドライブ等機械式推進器と組み合わせたポッド推進器も含んでよい。(a)に示すように、ポッド推進器10は船尾2aのセンターライン上に設置するが、好適には大きなトルクを得るために船舶1の重心点から極力離れたところに設置するものとする。なお、図のようにポッド推進器10を単独で設置する1軸としても、並列させて設置する2軸としても、いずれの構成でもよい。   Specifically, the propeller is configured to have a propeller, and the propeller can be freely rotated in the forward and reverse directions. An electric motor and a bevel gear are incorporated in an ellipsoid, and the propeller is placed in the stern 2a. It is comprised as a propulsion apparatus which can be rotated with an apparatus, and is equipped with the ship 1 independently as a kind of outboard motor. For example, it has a fixed pitch propeller, a variable pitch propeller (CPP), and a counter rotating propeller (CRP), and can be a single pod type with one pod, two twin pods, or the like. A pod propulsion device combined with a mechanical propulsion device such as a Z drive may also be included. As shown in (a), the pod propulsion device 10 is installed on the center line of the stern 2a, but is preferably installed as far as possible from the center of gravity of the ship 1 in order to obtain a large torque. In addition, as shown in the figure, either the pod propeller 10 may be configured as a single axis or may be configured as two axes installed in parallel.

制御フィン201〜206は、所定の旋回角に制御することで航行時の船舶1の操舵に伴う操縦性能や、停止、減速制御に伴う針路安定性の向上を目的として、(図示しない)駆動部によって駆動される。制御フィン201〜206の機能や駆動時における作用等は舵と同様であるが、複数配置することにより舵にはない作用も発揮できる。   The control fins 201 to 206 are driven (not shown) for the purpose of improving the steering performance associated with the steering of the ship 1 during navigation and the course stability associated with stop / deceleration control by controlling to a predetermined turning angle. Driven by. The functions of the control fins 201 to 206, the action during driving, and the like are the same as those of the rudder.

詳細には、船舶1は所定の電気系統を有し、所定の条件を検出して図示しないコンピュータ装置からの信号により、制御フィン201〜206を自動制御にて駆動し、最大360度旋回可能で、その他部分的に所定の角度旋回する動作等を可能とする。また、ポッド推進器10より前方から後方の船尾船底面2bに付設するものとするが、その数や位置に限定はない。たとえば、制御フィン20が1つのとき(たとえば図1で205のみが設置され、201〜204、206は設置されないとき)は船舶1のセンターライン上に設置したり、2つのとき(たとえば図1で201及び202のみが設置され、203〜206は設置されないとき)はセンターラインの左右、好適には左右対称に設置したり、3つ以上のとき(たとえば図1で201〜206或いは204〜206が設置されるとき)はそれらの組み合わせにより設置する。この際、ポッド推進器10の360度回転による動作及び回転するプロペラの障害にならないように付設すること、及び、浅い海域を航行するときの損傷等を防止するために船底よりも突出しないように付設することが好ましい。   Specifically, the ship 1 has a predetermined electric system, detects predetermined conditions, drives the control fins 201 to 206 automatically by a signal from a computer device (not shown), and can turn up to 360 degrees. In addition, it is possible to perform operations such as partially turning a predetermined angle. Moreover, although it shall attach to the stern bottom 2b of back from the front from the pod propelling device 10, the number and position are not limited. For example, when there is one control fin 20 (for example, only 205 is installed in FIG. 1 and 201 to 204 and 206 are not installed), the control fin 20 is installed on the center line of the ship 1 or two (for example, in FIG. 1). When only 201 and 202 are installed and 203 to 206 are not installed), the center line is installed on the left and right, preferably symmetrically, or when there are three or more (for example, 201 to 206 or 204 to 206 in FIG. When installed, install them in combination. At this time, the pod propulsion device 10 should be installed so as not to obstruct the operation of the rotating propeller 10 and the rotating propeller, and not to protrude from the bottom of the ship in order to prevent damage when navigating in shallow water. It is preferable to attach it.

制御フィン201〜206の形状については特に限定はないが、船舶1の航行時の抵抗体とならない流線形状や翼形状等であることが好ましく、その長さや幅等の寸法についても特に限定はない。また、制御フィン201〜206の材質は、硬質であって防錆効果を有する素材、たとえば金属(たとえば鉄、鋼鉄等に塗装を施したもの)、合成樹脂、セラミック、ゴム等であることが好ましいがこれに限定されることはない。さらに、制御フィン201〜206の駆動軸への装着方法は、溶接を含む脱着不能な状態であっても、ネジを含む接合部材を用いて脱着可能な状態であってもよい。電動モータ等で構成される駆動部は、これらの駆動軸を回転動作させて制御フィンを制御する。   The shape of the control fins 201 to 206 is not particularly limited, but is preferably a streamline shape or a wing shape that does not serve as a resistor during navigation of the ship 1, and there are no particular limitations on dimensions such as length and width. Absent. The material of the control fins 201 to 206 is preferably a hard material having a rust-preventing effect, such as metal (for example, iron, steel, etc.), synthetic resin, ceramic, rubber, or the like. However, it is not limited to this. Further, the method of attaching the control fins 201 to 206 to the drive shaft may be a state in which the control fins 201 to 206 are not detachable including welding, or may be a state in which the control fins 201 to 206 are detachable using a joining member including screws. A drive unit composed of an electric motor or the like controls these control shafts by rotating these drive shafts.

次に、制御フィン201〜206の数及び付設位置の差異による相違点及びポッド推進器10との関係について詳細に説明する。   Next, the difference due to the difference in the number and attachment positions of the control fins 201 to 206 and the relationship with the pod propeller 10 will be described in detail.

制御フィンをセンターライン上に1つ付設したとき(たとえば制御フィン203もしくは制御フィン205を付設したとき)は、センターラインに実質的に対称の範囲で制御する。すなわち、制御フィン203もしくは制御フィン205の旋回角を制御して、動作範囲として左右対称にする必要がある。これにより、ポッド推進器10に直接制御フィンを装着する場合と比較して、ポッド推進器10の旋回方向に左右されずに独立して制御ができるので、船舶1を制御しやすい。また、制御対象が1つであるため、機構上複雑にならず、メンテナンス等も容易になる。   When one control fin is attached on the center line (for example, when the control fin 203 or the control fin 205 is attached), the control is performed in a range substantially symmetrical to the center line. That is, it is necessary to control the turning angle of the control fin 203 or the control fin 205 so that the operation range is symmetrical. Thereby, compared with the case where a control fin is directly attached to the pod propulsion device 10, the ship 1 can be easily controlled because the control can be performed independently without being influenced by the turning direction of the pod propulsion device 10. Moreover, since there is only one control object, the mechanism is not complicated and maintenance and the like are facilitated.

一方、制御フィンをセンターラインの左右に付設したとき(たとえば制御フィン201及び202を付設したとき及び/または制御フィン204及び206を付設したとき)は、第一の制御フィン201(もしくは204。以下同じ。)及び第二の制御フィン202(もしくは206。以下同じ。)を操舵状態に応じて左右対称の方向に制御、或いは第一の制御フィン201と第二の制御フィン202を非対称に制御する。すなわち、第一の制御フィン201及び第二の制御フィン202が同方向または逆方向になるように旋回角を左右対称に制御し、或いは第一の制御フィン201及び第二の制御フィン202が異なる方向になるように旋回角を制御して非対称に制御する。これにより、第一の制御フィン201及び制御フィン202を所定の旋回角に制御することができるため、外乱発生時にも船舶1を迅速に制御することができる。   On the other hand, when the control fins are attached to the left and right of the center line (for example, when the control fins 201 and 202 are attached and / or when the control fins 204 and 206 are attached), the first control fin 201 (or 204, hereinafter). And the second control fin 202 (or 206, the same applies hereinafter) are controlled in a bilaterally symmetric direction according to the steering state, or the first control fin 201 and the second control fin 202 are controlled asymmetrically. . That is, the turning angle is controlled symmetrically so that the first control fin 201 and the second control fin 202 are in the same direction or the opposite direction, or the first control fin 201 and the second control fin 202 are different. The turning angle is controlled so as to be in the direction and controlled asymmetrically. Thereby, since the 1st control fin 201 and the control fin 202 can be controlled to a predetermined turning angle, the ship 1 can be quickly controlled even when a disturbance occurs.

制御フィン201〜206をセンターラインの左右に付設することにより、センターライン上に付設した場合と比較して、船体2の重心からの距離が取れるため、制御フィン10の制御効果が発揮し易くなる。また、制御フィン201〜203をポッド推進器10の前方に付設することで、ポッド推進器10に流入する水の流れを整える整流の役割を兼ねることができる。すなわち、旋回時においてポッド推進器10に加わる抵抗を減らすように整流する。これにより、船舶1の推進効率を高めることができる。また、ポッド推進器10との位置関係等にもよるが、特に制御フィン201、202は、旋回時に抵抗を付けることにより旋回半径を小さくすることができる。   By attaching the control fins 201 to 206 to the left and right of the center line, the distance from the center of gravity of the hull 2 can be increased as compared to the case of attaching the control fins 201 to the center line, so that the control effect of the control fin 10 is easily exhibited. . Further, by attaching the control fins 201 to 203 in front of the pod propulsion device 10, the control fins 201 to 203 can also serve as a rectifier that regulates the flow of water flowing into the pod propulsion device 10. That is, rectification is performed so as to reduce the resistance applied to the pod propeller 10 during turning. Thereby, the propulsion efficiency of the ship 1 can be improved. Further, although depending on the positional relationship with the pod propulsion device 10 and the like, the turning radius of the control fins 201 and 202 can be particularly reduced by applying resistance during turning.

一方、制御フィン204〜206をポッド推進器10の後方に付設することで、回転するプロペラの動力により流速が増加した水流が制御フィン204〜206に流入するため、揚力が増加する。すなわち、揚力を生み出す要素の一つである流速がポッド推進器10の影響により増加し得るため、制御フィン204〜206の制御効果を高めることができる。また、制御フィン201〜206は、ポッド推進器10自身に設置するのではなく異なる場所に設置しているため、ポッド推進機10の推進と船舶1の重心位置との関係で、たとえば制御フィン201〜206で抵抗を持たせ、ピボット的に作用させることができ、旋回性の向上やオーバーシュートの低減に一層寄与させることができる。   On the other hand, by attaching the control fins 204 to 206 to the rear of the pod propeller 10, the water flow whose flow velocity is increased by the power of the rotating propeller flows into the control fins 204 to 206, so that the lift increases. That is, since the flow velocity, which is one of the factors that generate lift, can be increased by the influence of the pod propulsion device 10, the control effect of the control fins 204 to 206 can be enhanced. In addition, since the control fins 201 to 206 are not installed in the pod propulsion device 10 itself but are installed in different places, the control fin 201 has a relationship between the propulsion of the pod propulsion device 10 and the position of the center of gravity of the ship 1, for example. A resistance can be imparted at ˜206, which can act as a pivot, and can further contribute to improvement in turning performance and reduction of overshoot.

図2は、本実施形態に係る船尾に設置したポッド推進器及び制御フィンの制御ブロック図である。同図に示すとおり、船舶1において、全体の制御ブロックは、ポッド推進器10、制御フィン20、運転状態設定部30(方位設定器301を含む)、船首方位検出部40、船体角速度検出センサー50、対水速度センサー60、モード記憶部80、ポッド・フィン配分設定部70、ポッド推進器10を制御する信号を出すポッド制御部110、前記制御において旋回角を調整するポッド旋回角調整器120、フィン制御部210、フィン旋回角調整器220を備えて構成される。   FIG. 2 is a control block diagram of a pod propulsion unit and control fins installed at the stern according to the present embodiment. As shown in the figure, in the ship 1, the entire control block includes a pod propeller 10, control fins 20, an operation state setting unit 30 (including a direction setting unit 301), a heading detection unit 40, and a hull angular velocity detection sensor 50. A water speed sensor 60, a mode storage unit 80, a pod / fin distribution setting unit 70, a pod control unit 110 for outputting a signal for controlling the pod propulsion unit 10, a pod turning angle adjuster 120 for adjusting a turning angle in the control, A fin control unit 210 and a fin turning angle adjuster 220 are provided.

より詳細には、ポッド推進器10の運転開始や停止、制御フィン20の運転開始や停止、船速、モード、制御条件等や方位を設定する運転状態設定部30(方位設定器301を含む)、運転状態設定部30の設定に従い船首方位や対水速度あるいはモードに応じてポッド・フィンの動作配分を設定するポッド・フィン配分設定部70、ポッド推進器を制御する信号を出すポッド制御部110及び前記制御において旋回角を調整するポッド旋回角調整器120、ポッド推進器10が制御的に接続されて船体2の運動に影響を及ぼしている。また、ポッド・フィン配分設定部70にフィン制御部210、フィン旋回角調整器220、制御フィン20が接続され船体2の運動に影響を及ぼしている。そして、船体2の船首方位の角速度を検出する船体角速度検出センサー50、この船体角速度検出センサー50の信号を処理して船舶1の方位を検出する船首方位検出部40、対水速度として船底を流れる水流から船舶1の対水船速を検出する対水速度センサー60が設置され、それぞれ得た航行状態に関するデータをポッド・フィン配分設定部70にフィードバックする。モード記憶部80は、航行状況に応じたポッド・フィンの動作の組合せをそれぞれ記憶しており、適宜運運転状態設定部30で設定されたモードに従って、各モードの条件を呼び出してポッド・フィン配分設定部70にそれを反映するようになっている。   More specifically, the operation state setting unit 30 (including the direction setting unit 301) for setting the operation start and stop of the pod propulsion unit 10, the operation start and stop of the control fin 20, the ship speed, the mode, the control condition, and the like. A pod / fin distribution setting unit 70 for setting the pod / fin motion distribution according to the heading, water speed or mode according to the setting of the operation state setting unit 30, and a pod control unit 110 for outputting a signal for controlling the pod propulsion unit. In addition, the pod turning angle adjuster 120 and the pod propulsion device 10 that adjust the turning angle in the control are connected in a controlled manner to affect the motion of the hull 2. In addition, the fin control unit 210, the fin turning angle adjuster 220, and the control fin 20 are connected to the pod / fin distribution setting unit 70 to affect the motion of the hull 2. Then, a hull angular velocity detection sensor 50 that detects the angular velocity of the bow direction of the hull 2, a bow direction detection unit 40 that detects the direction of the ship 1 by processing a signal of the hull angular velocity detection sensor 50, and flows through the bottom of the ship as a water velocity. A water speed sensor 60 for detecting the water speed of the ship 1 from the water flow is installed, and the obtained data regarding the navigation state is fed back to the pod / fin distribution setting unit 70. The mode storage unit 80 stores combinations of pod and fin operations according to the navigation conditions, and calls the conditions of each mode according to the mode set by the operation state setting unit 30 as appropriate to allocate the pods and fins. This is reflected in the setting unit 70.

ポッド制御部110は、ポッド・フィン配分設定部70から動作配分の設定値を受け、ポッド推進器10の制御条件を導出し、ポッド旋回角調整器120に伝える。ポッド旋回角調整器120は、ポッド制御部110からの信号を受け取り、ポッド推進器10の旋回角を最大360度回転として、信号に従った首振り角で旋回するように調整する機能を有する。   The pod control unit 110 receives the setting value of the motion distribution from the pod / fin distribution setting unit 70, derives the control condition of the pod propulsion unit 10, and transmits it to the pod turning angle adjuster 120. The pod swivel angle adjuster 120 has a function of receiving a signal from the pod control unit 110 and adjusting the swivel angle of the pod propulsion unit 10 to rotate at a swing angle according to the signal with a maximum rotation of 360 degrees.

フィン制御部210は、ポッド・フィン配分設定部70から動作配分の設定値を受け、制御フィン20の制御条件を導出し、前記設定値に基づいてフィン旋回角調整器220に所定の角度で旋回する信号を出す機能を有する。   The fin control unit 210 receives the set value of the motion distribution from the pod / fin distribution setting unit 70, derives the control condition of the control fin 20, and turns the fin turning angle adjuster 220 at a predetermined angle based on the set value. It has a function to issue a signal.

フィン旋回角調整器220は、フィン制御部210からの信号を受け取り、制御フィン20の旋回角を最大360度回転、信号に従った所定の角度傾斜する動作を行うように調整する機能を有する。   The fin turning angle adjuster 220 has a function of receiving a signal from the fin control unit 210 and adjusting the turning angle of the control fin 20 to rotate at a maximum 360 degrees and tilting it at a predetermined angle according to the signal.

方位設定器301は、船舶1の向かうべき方向を設定するためのものであり、船舶を操舵するための指示を入力するために設けられているもので、船舶の方向を設定する操舵輪や、オートパイロットにおける方位設定部等が相当する。   The azimuth setting device 301 is for setting a direction in which the ship 1 should be headed, and is provided for inputting an instruction for steering the ship. Steering wheels for setting the direction of the ship, This corresponds to an orientation setting unit or the like in the autopilot.

また、対水速度センサー60はLOG船速計ともいい、船底に設けたセンサが有するコイルに起電力が生じることで対水船速として船底と船底を流れる水流との相対速度を計測する電磁LOGを用いているが、超音波を発振し水中に存在する微小な浮遊物からの反射波の周波数の違いにより船底と船底を流れる水流との相対速度を計測するドップラーLOG等でもよい。   Further, the water speed sensor 60 is also called a LOG speedometer, and an electromagnetic LOG that measures the relative speed between the bottom of the ship and the water flow flowing through the bottom as a speed of the ship when an electromotive force is generated in a coil of a sensor provided on the bottom of the ship. However, a Doppler LOG or the like that measures the relative velocity between the bottom of the ship and the water flow through the bottom of the ship based on the difference in the frequency of the reflected wave from the minute suspended matter existing in the water by oscillating ultrasonic waves may be used.

ポッド・フィン配分設定部70は、方位制御に関して、方位設定器301で設定した設定値と船首方位検出部40、対水速度センサー60で検出した検出値を比較してポッド推進器10及び制御フィン201〜206の動作配分を設定し、ポッド制御部110及びフィン制御部210に渡す機能を有する。たとえば操舵に伴う変針時には、所望した方位への旋回を迅速にするために、ポッド推進器と制御フィンを、所定の制御アルゴリズムや定数等による制御条件に従ってそれぞれ自動制御し、かつ旋回後の惰性による所望の方位からのずれを少なくする為に、船体角速度検出センサー50も用いて、適切なタイミングで微調整を行う。   For azimuth control, the pod / fin distribution setting unit 70 compares the setting value set by the azimuth setting device 301 with the detection values detected by the heading azimuth detection unit 40 and the water velocity sensor 60, and the pod propeller 10 and the control fin. The operation distribution of 201 to 206 is set and passed to the pod control unit 110 and the fin control unit 210. For example, at the time of turning due to steering, the pod propulsor and the control fin are automatically controlled according to control conditions such as a predetermined control algorithm and constants in order to make the turn in the desired direction quickly, and depending on the inertia after the turn In order to reduce a deviation from a desired direction, the hull angular velocity detection sensor 50 is also used for fine adjustment at an appropriate timing.

また減速時・停止には船体2に及ぼす抵抗が大きくなるように、直進時には逆に抵抗が小さくなるようにするなど、状況に応じてポッド推進器と制御フィンの旋回方向の組み合わせは柔軟に変更することができる。   The combination of the turning direction of the pod propulsor and control fin can be changed flexibly according to the situation, such as increasing resistance to the hull 2 during deceleration and stopping, and decreasing resistance when traveling straight. can do.

モード記憶部80は、運転状態設定部30で設定されるモードに従ってポッド推進器10及び制御フィン201〜206を制御するべく、変針・直進モード、旋回モード、停止・減速モードその他の運転モードとして記憶する機能を有し、ポッドフィン配分設定部70を介してモードが呼び出される。具体的にはモード記憶部80は、こうした機能をコンピュータに果たさせるアルゴリズムを記憶させたメモリやハードディスクドライブ等の記憶装置を含む。   The mode storage unit 80 stores, as an operation mode such as a needle changing / straight-ahead mode, a turning mode, a stop / deceleration mode, and the like in order to control the pod propulsion unit 10 and the control fins 201 to 206 according to the mode set by the operation state setting unit 30. The mode is called through the pod fin distribution setting unit 70. Specifically, the mode storage unit 80 includes a storage device such as a memory or a hard disk drive that stores an algorithm for causing a computer to perform such a function.

以下に、上記により構成されるポッド推進器10及び制御フィン201〜206の動作について簡単に説明する。   Below, operation | movement of the pod thruster 10 comprised by the above and the control fins 201-206 is demonstrated easily.

まず、操舵を行わない保針状態においては船舶の推進方向の抵抗を最小化し、かつ針路安定性を最大にするために、外乱等で船首方位にずれが生じ、方向修正の必要が生じたといった場合以外には、ポッド推進器10および制御フィン20は全く旋回させない状態を保つ。この場合、制御フィン20は船舶1の推進方向に沿う方向に向けられているため、外乱等があっても船首方位にずれを生じにくく作用される。   First of all, in the state of keeping the needle without steering, in order to minimize the resistance in the propulsion direction of the ship and maximize the course stability, the heading is displaced due to disturbance etc., and the direction needs to be corrected. Except for the case, the pod propeller 10 and the control fin 20 remain in a state where they are not swung at all. In this case, since the control fins 20 are oriented in the direction along the propulsion direction of the ship 1, even if there is a disturbance or the like, the control fins 20 are less likely to be displaced in the heading.

一方、操舵時においては、可能な限り迅速に所望の方位へ船首を向けるために、船体2に生じるモーメントを制御し、かつ船首がその方向へ向いた後の惰性による方位のずれを迅速に補正するように制御する。その評価指標としては、たとえば、船舶の操舵時のダイナミックな操縦性能を測るものとして一般的なZ試験、旋回性試験などを用いる。   On the other hand, at the time of steering, in order to direct the bow to a desired direction as quickly as possible, the moment generated in the hull 2 is controlled, and the deviation of the heading due to inertia after the bow is directed in that direction is quickly corrected. Control to do. As the evaluation index, for example, a general Z test, a turnability test, or the like is used as a measure of the dynamic maneuverability when the ship is steered.

また、減速時・停止には、水からの抵抗を大きくする為に制御フィン20を船体の中心軸に略対称となるように制御する。これは、減速・停止時にポッド推進器10を逆向きにした際、船首が意図しない方向にぶれを生じることの抑制にもつながり、針路安定性の向上にも貢献する。   When decelerating and stopping, the control fin 20 is controlled so as to be substantially symmetrical with respect to the center axis of the hull in order to increase resistance from water. This also prevents the bow from shaking in an unintended direction when the pod propulsion unit 10 is turned in the reverse direction during deceleration and stop, and contributes to improvement in course stability.

一方、ポッド減速時には、ポッド推進器10の推力の影響により船舶1が意に反して横方向にスライドしてしまったり、旋回してしまったりする動作を、制御フィン20の動作にて減少させるように、すなわち、制御フィン20が船舶1の横移動及び旋回角を減少する抵抗体ともなるように制御する。   On the other hand, when the pod is decelerated, the operation of the ship 1 to slide or turn unexpectedly due to the thrust of the pod propeller 10 is reduced by the operation of the control fin 20. In other words, the control fin 20 is controlled so as to be a resistor that reduces the lateral movement and turning angle of the ship 1.

(第二の実施形態)
次に、本願の第二の実施形態について説明する。本実施形態では、主に、Z試験を念頭におき、上記記載のポッド推進器10及び制御フィン20の制御機構を用いて、船舶1の操縦性能、特にダイナミックな操縦性能の向上を実現する動作原理について詳細に説明する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present application will be described. In the present embodiment, mainly with the Z test in mind, using the control mechanism of the pod propulsion device 10 and the control fin 20 described above, an operation for improving the maneuvering performance of the ship 1, particularly dynamic maneuvering performance. The principle will be described in detail.

Z試験を用いてジグザグ航走性を評価する場合、具体的には、図2において、ポッド旋回角調整器120が、ポッド制御部110からの信号を受け取り、ポッド推進器10の旋回角を10°(20°でもよい。)回転として、信号に従った首振り角で旋回するように調整する。船首方位検出部40によって検出される船首方位が10°になった時点で、ポッド旋回角調整器120が、ポッド制御部110からの信号を受け取り、ポッド推進器の旋回角を前回とは反対側である―10°(―20°でもよい。)回転として、信号に従った首振り角で旋回するように調整する。これらの操作を繰り返していく。こうした過程におけるジグザグ航走性を評価するものである。換言すると、これらの制御は、単純に10°と−10°とを切り換えてゆくオープンループ制御として理解することも可能である。最初の進行方向から見るとマクロではバンバン制御とも言える。   When zigzag cruising is evaluated using the Z test, specifically, in FIG. 2, the pod turning angle adjuster 120 receives a signal from the pod control unit 110 and sets the turning angle of the pod propulsion unit 10 to 10. As the rotation (or 20 °), it is adjusted to turn at the swing angle according to the signal. When the heading detected by the heading detection unit 40 reaches 10 °, the pod turning angle adjuster 120 receives a signal from the pod control unit 110 and sets the turning angle of the pod propulsion unit to the opposite side to the previous time. As a rotation of −10 ° (may be −20 °), it is adjusted to turn at a swing angle according to the signal. Repeat these operations. The zigzag cruising performance in this process is evaluated. In other words, these controls can also be understood as open-loop controls that simply switch between 10 ° and −10 °. From the first direction of travel, it can be said that it is bang-bang control in the macro.

図3Aは、本発明の一実施形態に係るポッド推進器10及び制御フィン201〜206の動作を示すフローチャートである。(以下において制御フィン201〜206は総称的に制御フィン20と称する場合もある。)図3Bは、本発明の一実施形態に係る図3Aのフローチャートに対応したポッド推進器及び制御フィンの状態を示す図である。この一実施形態は、ダイナミックな操縦性能としてのジグザグ航走性を代表するZ試験を例にしている。   FIG. 3A is a flowchart showing operations of the pod propulsion device 10 and the control fins 201 to 206 according to an embodiment of the present invention. (Hereinafter, the control fins 201 to 206 may be collectively referred to as the control fins 20.) FIG. 3B shows the states of the pod propulsion unit and the control fins corresponding to the flowchart of FIG. 3A according to the embodiment of the present invention. FIG. This embodiment exemplifies a Z test that represents zigzag traveling performance as dynamic steering performance.

図3Cは、本発明の一実施形態に係るZ試験における船首角(方位)、ポッド推進器10のポッド旋回角(舵角)、制御フィン20のフィン旋回角の経時的な変化を図3Aのフローチャートに対応させて示す図である。図3Cにおいて、横軸を時間、縦軸を方位及び舵角とし、実線が船首角、点線がポッド推進器10の旋回角、破線が制御フィン20の旋回角を表す。以下、これらの図を都度対応させて説明をする。また、操舵に伴う変針の直前は、図3B(a)に示すようにポッド推進器10及び制御フィン20は旋回角を有していない直進状態であるものとする(ステップSP00−1)。   3C shows changes over time in the bow angle (azimuth), the pod turning angle (steering angle) of the pod propulsion device 10, and the fin turning angle of the control fin 20 in the Z test according to one embodiment of the present invention. It is a figure shown corresponding to a flowchart. In FIG. 3C, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents azimuth and rudder angle, the solid line represents the bow angle, the dotted line represents the turning angle of the pod thruster 10, and the broken line represents the turning angle of the control fin 20. Hereinafter, these figures will be described in correspondence with each other. Further, it is assumed that the pod propulsion unit 10 and the control fin 20 are in a straight traveling state having no turning angle, as shown in FIG. 3B (a), immediately before the change of needle accompanying steering (step SP00-1).

Z試験をスタートすると、まず船舶1の向かうべき方位を0°の状態から、10°右(+10°)へ向けるように設定が変えられる。それまで0°に保たれていたポッド推進器10は左方向に旋回され、制御フィン20はポッド推進器10とは逆方向に右方向に旋回される(ステップSP10−1)。   When the Z test is started, the setting is first changed so that the heading of the ship 1 is directed from 0 ° to 10 ° right (+ 10 °). The pod propulsion unit 10 that has been maintained at 0 ° until then is turned leftward, and the control fin 20 is turned rightward in the opposite direction to the pod propulsion unit 10 (step SP10-1).

すなわち、図3B(b)のようにポッド推進器10の旋回角θ1を10°(左方向)、制御フィン20の旋回角をθ1とは逆方向にθ2を10°(右方向)となるように、ポッド旋回角調整器120とフィン旋回角調整器220によりそれぞれ調整が行われる。   That is, as shown in FIG. 3B (b), the turning angle θ1 of the pod thruster 10 is 10 ° (leftward), the turning angle of the control fin 20 is opposite to θ1, and θ2 is 10 ° (rightward). Further, adjustment is performed by the pod turning angle adjuster 120 and the fin turning angle adjuster 220, respectively.

なお、特に制御フィン20の旋回角については、船舶1の運動特性に合わせ、他の値をとってもよい。   In particular, the turning angle of the control fin 20 may take other values in accordance with the motion characteristics of the ship 1.

これにより、ポッド推進器10は船体に右方向の回頭モーメントを生じさせ、制御フィン20も回頭モーメントを生じてこれを補助し、船首角が設定方位である10°右(+10°)に早く整定するように機能する。そして所定時間毎に、船首角が設定方位10°右(+10°)に達したかを、船首方位検出部40の信号を受けて確認する(ステップSP20−1)。   As a result, the pod propulsion device 10 generates a rightward turning moment in the hull, and the control fin 20 also generates and assists the turning moment, and the bow angle is quickly set to 10 ° right (+ 10 °), which is the set direction. Functions to settle. And every predetermined time, it is confirmed by receiving a signal from the heading detection unit 40 whether the heading angle has reached the set heading 10 ° right (+ 10 °) (step SP20-1).

設定方位10°右(+10°)に達したことが確認された時点で、船舶1の向かうべき方位を10°右(+10°)の状態から、この状態を基に10°左(−10°)に向かうように切り替えて設定する。具体的には、ポッド推進器10を逆方向に旋回させ旋回角θ1を10°(右方向)に切り替え、制御フィン20を現状(右方向)に維持し、ポッド推進器10と制御フィン20を同方向(右方向)に制御する(ステップSP30−1、図3B(c))。   When it is confirmed that the set heading has reached 10 ° right (+ 10 °), the heading of the ship 1 is changed from 10 ° right (+ 10 °) to 10 ° left (− Switch to set to 10 °). Specifically, the pod propeller 10 is turned in the reverse direction, the turning angle θ1 is switched to 10 ° (right direction), the control fin 20 is maintained at the current state (right direction), and the pod propeller 10 and the control fin 20 are turned on. Control is performed in the same direction (right direction) (step SP30-1, FIG. 3B (c)).

この切り替えは、運転状態設定部30でのモード設定に従い、船首方位検出部40で検出される船首角をポツド・フィン配分設定部70で比較し、モード記憶部80から制御条件が呼び出され自動的に制御が行われる。   According to the mode setting in the operation state setting unit 30, this switching is performed by comparing the bow angle detected by the heading detection unit 40 by the pod fin distribution setting unit 70, and the control condition is called from the mode storage unit 80 and automatically Control is performed.

このとき船舶1は惰性により、設定方位変更(ポッド推進器10の逆方向への旋回)に直ぐには追従できず、船首角は増加を続けるが、制御フィン20が今までの向きに保たれているため抵抗となって、ポッド推進器10の逆方向への推進との相互関係から船首角の増加を抑えるように作用する。すなわち図3Cに表現される第一オーバーシュート角を小さくすることができる。   At this time, because of the inertia, the ship 1 cannot immediately follow the change of setting direction (turning the pod propeller 10 in the reverse direction) and the bow angle continues to increase, but the control fin 20 is kept in the previous direction. Therefore, it acts as a resistance and suppresses an increase in the bow angle from the correlation with the propulsion of the pod propulsion unit 10 in the reverse direction. That is, the first overshoot angle represented in FIG. 3C can be reduced.

図3Cにおける船首角が最大に達したかどうかは、船体角速度センサー50で検出される旋回角速度がゼロになったことと、船首方位検出部40で検出される方位としての行き過ぎ角(オーバーシュート角)が有ることを基に判断される(SP40−1)。なお船首方位検出部40で検出される方位は、船体角速度センサー50で検出される旋回角速度を積分して求めている。   Whether or not the bow angle in FIG. 3C has reached the maximum is determined by the fact that the turning angular velocity detected by the hull angular velocity sensor 50 has become zero and the overshoot angle (overshoot angle) as the orientation detected by the bow orientation detector 40. ) Is determined (SP40-1). The direction detected by the heading detection unit 40 is obtained by integrating the turning angular velocity detected by the hull angular velocity sensor 50.

船首角が最大に達したことが判断された場合は、ポッド推進器10の旋回角10°(右方向)を現状に維持して、制御フィン20を逆方向(左方向)に旋回させる(SP50−1、図3B(d))。   If it is determined that the bow angle has reached the maximum, the turning angle of the pod propulsion device 10 is maintained at 10 ° (right direction) and the control fin 20 is turned in the reverse direction (left direction) (SP50). -1, FIG. 3B (d)).

ここで制御フィン20は、ポッド推進器10の推進による回頭モーメントに加え、制御フィン20自身でも回頭モーメントを生じこれを補助し、設定方位10°左に早く整定させる役割を果たす。   Here, in addition to the turning moment generated by the propulsion of the pod thruster 10, the control fin 20 also generates and assists in the turning moment of the control fin 20 itself, and plays a role of quickly setting the set orientation 10 ° to the left.

所定時間毎に、船首角が設定方位10°左(−10°)に達したかを船首方位検出部40の信号を見て確認し、設定方位10°左に達した段階で、ポッド推進器10の旋回角を逆方向(左方向)に旋回させ、制御フィン20は現状(右方向)に維持する。   At every predetermined time, it is checked whether the bow angle has reached the set heading 10 ° left (−10 °) by looking at the signal from the heading detection unit 40. The turning angle of 10 is turned in the reverse direction (left direction), and the control fin 20 is maintained in the current state (right direction).

以上のような制御を繰り返し、船舶1をジグザグ航走させ、船舶1のオーバーシュートを評価する。   The above control is repeated, the ship 1 is zigzag-runned, and the overshoot of the ship 1 is evaluated.

規定された所定回数のジグザグ航走を行った後、Z試験を終了するには、旋回角速度がゼロで、行き過ぎ角が無いときに、ポッド推進器10及び制御フィン20の旋回角をゼロにして行う(ステップSP60−1、図3B(e))。   After completing the prescribed number of zigzag cruises, to complete the Z test, when the turning angular velocity is zero and there is no overshoot angle, the turning angle of the pod thruster 10 and the control fin 20 is set to zero. (Step SP60-1, FIG. 3B (e)).

次に、船舶1の旋回性の向上を実現する動作原理について詳細に説明する。   Next, the operation principle for realizing the improvement in turning performance of the ship 1 will be described in detail.

(第三の実施形態)
図4Aは、本発明の別の一実施形態に係る旋回性の向上におけるポッド推進器及び制御フィンの動作を示すフローチャートである。図4Bは、本発明の別の一実施形態に係る図4Aのフローチャートに対応したポッド推進器及び制御フィンの状態を示す図である。以下、これらの図を対応させて説明する。また、当該船舶の旋回の直前は、図4B(a)のようにポッド推進器10及び制御フィン20は旋回していないものとする。
(Third embodiment)
FIG. 4A is a flowchart showing the operation of the pod propulsion device and the control fin in improving the turning performance according to another embodiment of the present invention. FIG. 4B is a diagram illustrating a state of the pod propulsion unit and the control fin corresponding to the flowchart of FIG. 4A according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, these drawings will be described in correspondence with each other. Further, it is assumed that the pod propulsion unit 10 and the control fin 20 are not turning as shown in FIG.

旋回をスタートするとき、図4B(b)のように、同方向に、ポッド推進器10及び制御フィン20を同方向に旋回させ、ポッド推進器10を旋回角θ1に制御フィン20を旋回角θ2に制御する(ステップSP10−2、図4B(b))。   When turning is started, as shown in FIG. 4B (b), the pod propeller 10 and the control fin 20 are turned in the same direction, the pod propeller 10 is turned to the turning angle θ1, and the control fin 20 is turned to the turning angle θ2. (Step SP10-2, FIG. 4B (b)).

これらのポッド推進器10の旋回角θ1及び制御フィン20の旋回角θ2は、船舶1の運動特性や設定旋回半径、対水速度等に応じて適宜設定される。   The turning angle θ1 of the pod propulsor 10 and the turning angle θ2 of the control fin 20 are appropriately set according to the motion characteristics of the ship 1, the set turning radius, the water speed, and the like.

この旋回制御は、運転状態設定部30でのモード設定に従い、船首方位検出部40で検出される船首角をポッド・フィン配分設定部70で比較し、モード記憶部80から制御条件が呼び出され自動的に制御が行われる。   In this turning control, in accordance with the mode setting in the operation state setting unit 30, the bow angle detected by the heading detection unit 40 is compared by the pod / fin distribution setting unit 70, and the control condition is called from the mode storage unit 80 to automatically Control is performed.

このように制御フィン20の動作を制御することで、制御フィンを持たないポッド付き船舶に比して、水流からの抵抗力を船舶にモーメントを生じさせる力として利用することができるため、旋回時の旋回角速度も大きくでき、旋回半径が小さくなる。このため、旋回性も向上する。   By controlling the operation of the control fin 20 in this way, the resistance force from the water flow can be used as a force that generates a moment in the ship as compared with a ship with a pod that does not have the control fin. The turning angular velocity can be increased and the turning radius is reduced. For this reason, turning property is also improved.

次に、船舶1の停止及び減速の機能の向上を実現する動作原理について詳細に説明する。   Next, the operation principle for realizing the improvement of the function of stopping and decelerating the ship 1 will be described in detail.

(第四の実施形態)
図5Aは、本発明のまた別の一実施形態に係る停止及び減速の機能の向上におけるポッド推進器及び制御フィンの動作を示すフローチャートである。図5Bは、本発明の前記実施形態に係る図5Aのフローチャートに対応したポッド推進器及び制御フィンの状態を示す図である。以下、これらの図を対応させて説明をする。また、停止及び減速の直前は、図5B(a)のようにポッド推進器10及び制御フィン20は旋回していないものとする。図5B(a)に表現される2つの制御フィン20は、上述と同様に、制御フィンの総称的な名称として使用されるものであるが、図1との対応関係でいえば、制御フィン20A、20Bは制御フィン204もしくは206、及び/または、制御フィン201もしくは202であってよい。
(Fourth embodiment)
FIG. 5A is a flowchart illustrating the operation of the pod propulsion device and the control fin in improving the stopping and deceleration functions according to another embodiment of the present invention. FIG. 5B is a diagram illustrating a state of the pod propulsion unit and the control fin corresponding to the flowchart of FIG. 5A according to the embodiment of the present invention. The following description will be made with reference to these drawings. Further, it is assumed that the pod propulsion unit 10 and the control fin 20 are not turning immediately before stopping and deceleration as shown in FIG. 5B (a). The two control fins 20 represented in FIG. 5B (a) are used as generic names of control fins as described above, but in terms of the correspondence with FIG. 20B may be control fins 204 or 206 and / or control fins 201 or 202.

停止及び減速をスタートするとき、ポッド推進器10のプロペラを逆に回転させ、第一の制御フィン20A及び第二の制御フィン20Bを、図5B(b)のように互いに逆方向に旋回するようにθ2をオープンループで制御する。すなわち、船舶1の抵抗が増すように制御フィン20A、20Bをセンターライン上に実質的に対称の方向に制御する(ステップSP10−3、図5B(b))。   When stopping and decelerating, the propeller of the pod propulsion unit 10 is rotated in the reverse direction so that the first control fin 20A and the second control fin 20B are swung in opposite directions as shown in FIG. 5B (b). Θ2 is controlled in an open loop. That is, the control fins 20A and 20B are controlled in a substantially symmetric direction on the center line so as to increase the resistance of the ship 1 (step SP10-3, FIG. 5B (b)).

なお、制御フィン20A及び第二の制御フィン20Bの制御フィン旋回角θ2は、船舶1の対水速度や目標停止位置、目標停止時間などによって適宜設定される。   The control fin turning angle θ2 of the control fin 20A and the second control fin 20B is appropriately set according to the water speed of the ship 1, the target stop position, the target stop time, and the like.

このように制御フィン20A、20Bの動作を制御することで、ポッド推進器10のプロペラを逆回転させたとしても船尾2aを左右に振ることを防止し、及び外乱等の非対称の力の影響を受けないように柔軟に対応することができるため、迅速に減速して船舶1を停止することができる。   By controlling the operation of the control fins 20A and 20B in this way, even if the propeller of the pod propulsion device 10 is reversely rotated, the stern 2a is prevented from swinging left and right, and the influence of asymmetric force such as disturbance is prevented. Since it can respond flexibly so that it does not receive, it can decelerate quickly and can stop ship 1.

(第五の実施形態)   (Fifth embodiment)

なお上記の第二と第三の実施形態の説明は、ジグザグ航走時や旋回時のポッド推進器10と制御フィン20の動きを分かり易く説明するための例であり、制御も単純な制御でも同様な動作はできるが実際の航走時には、波浪や風等の外乱、船舶1自身の操舵状態、対水速度で代表される航行状態等の過渡的な状態に対応できるPID制御により制御を行っている。   The description of the second and third embodiments is an example for easily explaining the movement of the pod propulsion device 10 and the control fin 20 at the time of zigzag traveling or turning. Although the same operation is possible, during actual sailing, control is performed by PID control that can deal with transient conditions such as disturbances such as waves and winds, the steering state of the ship 1 itself, and the sailing state represented by the water speed. ing.

PID制御とは、フィードバック制御としての比例制御(Proportional Control、または「P制御」ともいう。)、積分制御(IntegralControl、または「I制御」ともいう。)微分制御(Derivative Control、または「D制御」ともいう。)、の三つを組み合わせて設定値に収束させるための制御をいう。   PID control is proportional control as feedback control (also referred to as Proportional Control or “P control”), integral control (also referred to as Integral Control or “I control”), differential control (Derivative Control, or “D control”). It is also a control for converging to the set value by combining the three.

サンプリング方式におけるPID制御の制御式は、一般的には次のようになる。
操作量=Kp×偏差+Ki×偏差の累積値+Kd×前回偏差との差
※Kp(比例項)、Ki(積分項)、Kd(微分項)は係数
記号で示すと、
MV=MVn−1+ΔMV
ΔMV=Kp(e−en−1)+Kie+Kd((e−en−1)―(en−1−en−2))
※MV、MVn−1:今回、前回操作量
ΔMV:今回操作量差分
、en−1、en−2:今回、前回、前々回の偏差
The control expression of PID control in the sampling method is generally as follows.
Operation amount = Kp × deviation + Ki × cumulative value of deviation + Kd × difference from previous deviation * Kp (proportional term), Ki (integral term), Kd (differential term) are expressed by coefficient symbols.
MV n = MV n-1 + ΔMV n
ΔMV n = Kp (e n -e n-1) + Kie n + Kd ((e n -e n-1) - (e n-1 -e n-2))
* MV n , MV n-1 : Current and previous manipulated variable ΔMV n : Current manipulated variable difference e n , e n-1 and e n-2 : Deviation of current, previous and previous times

運転状態設定部30で設定された運転モードに従ってモード記憶部80から呼び出されたモードと、方位設定器301での設定された方位と、船首方位検出部40で検出された船首方位角と対水速度センサー40で検出された対水速度がポッド・フィン配分設定部70で比較される。基本は設定値としての設定方位と、検出値としての船首方位角であり、上記式に当てはめるならば、これらの差が偏差となる。船首方位の急な設定変更や外乱による急な船首方位角の変化に対しては、今回偏差と前回偏差、前回偏差と前々回偏差の差から、微分項でこの対策を取る。また、外乱による船首方位角の微妙なずれが重なり誤差が累積して行くことは、毎回の偏差の累積値から積分項でこの対策を取る。モード記憶部80から呼び出されたモードは、保針、旋回、ジグザグ、針路変更、平行移動、減速・停止等であり、このモードに応じてポッド推進器10と制御フィン20の動作パターンと、これら動作パターン毎の基本制御アルゴリズム、またこれら基本制御アルゴリズム毎の基本定数が設定される。ポッド・フィン配分設定部70においては、ポッド推進器10と制御フィン20の動作パターン、基本制御アルゴリズム、基本定数が別々に設定される。   The mode called from the mode storage unit 80 according to the operation mode set by the operation state setting unit 30, the direction set by the direction setting unit 301, the heading angle detected by the heading detection unit 40, and the water resistance The water speed detected by the speed sensor 40 is compared by the pod / fin distribution setting unit 70. The basics are the setting direction as a setting value and the bow direction angle as a detection value. If these are applied to the above equation, the difference between them is a deviation. For a sudden change in the heading or a sudden change in heading due to a disturbance, this measure is taken with a differential term based on the difference between the current deviation and the previous deviation, and the previous deviation and the previous deviation. In addition, a slight deviation of the heading azimuth caused by disturbance is accumulated and the error is accumulated, this measure is taken with an integral term from the accumulated value of the deviation every time. The modes called from the mode storage unit 80 are needle holding, turning, zigzag, course change, parallel movement, deceleration / stop, etc., and the operation patterns of the pod propulsion unit 10 and the control fin 20 according to this mode, and these A basic control algorithm for each operation pattern and a basic constant for each basic control algorithm are set. In the pod / fin distribution setting unit 70, the operation patterns, basic control algorithms, and basic constants of the pod propeller 10 and the control fin 20 are set separately.

これらの基本制御アルゴリズムや基本定数は、対水速度センサー60で検出される対水速度や運転状態設定部30で設定されるオートパイロット等他の運転状態設定によって変更、補正される。これらの基本定数の補正された値が、上記式におけるKp(比例項)、Ki(積分項)、Kd(微分項)の係数となる。   These basic control algorithms and basic constants are changed and corrected by other operation state settings such as the water speed detected by the water speed sensor 60 and the autopilot set by the operation state setting unit 30. The corrected values of these basic constants are the coefficients of Kp (proportional term), Ki (integral term), and Kd (differential term) in the above formula.

例えば、保針モードから針路変更モードに変更し、方位設定器301で船舶1の進むべき方位を0°の状態から、10°右(+10°)へ向けるように急に設定が変えられたとする。第二の実施形態においては、このときポッド推進器10は左方向に10°旋回され、制御フィン20は右方向10°に旋回されていたが、この場合急な設定変更を受けて、ポッド推進器10をたとえば左方向に15°旋回させ、制御フィン20は右方向15°に旋回させる。そして後は、船首方位検出部40で検出される船首角と設定方位との偏差に応じてポッド推進器10と制御フィン20の旋回角が調整され、設定方位に船首角が近付くとポッド推進器10と制御フィン20の旋回角をゼロに近づけることにより、オーバーシュート角を小さくできる。時間を多くかけると、このオーバーシュートは非常に小さくすることが可能であるが、実際は船舶1として機敏な動きも要求されるところから整定時間とオーバーシュートがバランスの取れた範囲に収まるように、上記PID制御の基本制御アルゴリズム、基本定数が決められている。   For example, it is assumed that the setting has been changed suddenly so that the azimuth setting device 301 changes the direction to which the ship 1 should travel from 0 ° to 10 ° to the right (+ 10 °) by changing from the course holding mode to the course changing mode. To do. In the second embodiment, at this time, the pod propulsion device 10 is turned 10 ° in the left direction and the control fin 20 is turned 10 ° in the right direction. For example, the vessel 10 is turned 15 ° to the left, and the control fin 20 is turned 15 ° to the right. Thereafter, the turning angle of the pod propulsion unit 10 and the control fin 20 is adjusted according to the deviation between the bow angle detected by the bow direction detection unit 40 and the set direction, and when the bow angle approaches the set direction, the pod propulsion unit The overshoot angle can be reduced by bringing the turning angle of the control fin 10 and the control fin 20 close to zero. If you spend a lot of time, this overshoot can be made very small, but from the point where the agile movement is actually required as a ship 1 so that the settling time and overshoot are within a balanced range, The basic control algorithm and basic constants of the PID control are determined.

また、旋回モードにおいても、第三の実施の形態においては、ポッド推進器10及び制御フィン20を同方向に旋回させ、ポッド推進器10を旋回角θ1に制御フィン20を旋回角θ2に固定的に制御していたが、設定された旋回半径(船首角)や対水速度に応じて適宜、ポッド推進器10の旋回角θ1や制御フィン20の旋回角θを変えることができる。例えば、旋回開始時の対水速度が速く、旋回半径が小さい(設定方位が大きい)場合は、まずポッド推進器10を旋回角θ1+αに制御フィン20を旋回角θ2+βに設定し、早く設定した船首角に近付け、偏差が小さくなるに従ってポッド推進器10を旋回角θ1に制御フィン20を旋回角θ2に近づけるPID制御により、迅速に所定の旋回半径が得られる。   Also in the turning mode, in the third embodiment, the pod thruster 10 and the control fin 20 are turned in the same direction, and the pod pusher 10 is fixed to the turning angle θ1 and the control fin 20 is fixed to the turning angle θ2. However, the turning angle θ1 of the pod propulsion device 10 and the turning angle θ of the control fin 20 can be appropriately changed according to the set turning radius (head angle) and water velocity. For example, when the water velocity at the start of turning is high and the turning radius is small (the setting azimuth is large), the pod propulsion device 10 is first set to the turning angle θ1 + α, and the control fin 20 is set to the turning angle θ2 + β to set the bow quickly. A predetermined turning radius can be quickly obtained by PID control in which the pod propulsion device 10 is made closer to the turning angle θ1 and the control fin 20 is made closer to the turning angle θ2 as the deviation becomes smaller.

また、停止及び減速制御においても第四の実施形態においては、ポッド推進器10を逆回転させるとともに、制御フィン20A、20Bを対称に旋回角θ2に制御していたが、目標停止距離、減速距離(時間)や対水速度に応じてこれらを制御することができる。   Also in the stop and deceleration control, in the fourth embodiment, the pod propeller 10 is rotated in the reverse direction, and the control fins 20A and 20B are controlled symmetrically to the turning angle θ2, but the target stop distance and the deceleration distance are controlled. These can be controlled according to (time) and water speed.

例えば、目標停止、減速距離が短く、現在の対水速度が速い場合は、ポッド推進器10をより高速で逆回転させ、制御フィン20A、20Bの旋回角をより大きくしθ2+γに制御する。目標停止距離、減速距離に近付く(対水速度も低下)に従って、ポッド推進器10の回転数を落とし、制御フィン20A、20Bの旋回角もθ2に近づけることにより、所定の距離で停止や減速が可能となるとともに、対水速度が小さくなると発生し易い針路安定性の低下も防ぐことができる。   For example, when the target stop, the deceleration distance is short, and the current water speed is high, the pod propulsion unit 10 is reversely rotated at a higher speed, and the turning angles of the control fins 20A and 20B are increased and controlled to θ2 + γ. . As the target stop distance and the deceleration distance are approached (the water speed is also reduced), the rotation speed of the pod propulsion unit 10 is decreased, and the turning angles of the control fins 20A and 20B are made closer to θ2, thereby stopping and decelerating at a predetermined distance. In addition to this, it is possible to prevent a decrease in course stability that is likely to occur when the water velocity decreases.

なお、これらの制御において船首角の設定方位とのずれをPID制御で積分し、その値に応じて、制御フィン20A、20Bの旋回角θ2を制御したり、左右で旋回角を変えることにより、針路安定性を維持することも可能である。   In these controls, the deviation from the setting direction of the bow angle is integrated by PID control, and the turning angle θ2 of the control fins 20A and 20B is controlled according to the value, or the turning angle is changed on the left and right. It is also possible to maintain the course stability.

本実施形態では、実際の操船における様々な(たとえば設定条件の変更や外乱等の)事象に遭遇しても、このようにPID制御を用いることで、針路安定性に優れ、オーバーシュートが少なく俊敏に対応が可能な操縦性に優れた船舶1の航行を実現することができる。   In this embodiment, even when various events (for example, change of setting conditions or disturbance) are encountered in actual ship maneuvering, by using PID control in this way, the course stability is excellent and the overshoot is small and agile. It is possible to realize the navigation of the ship 1 with excellent maneuverability that can cope with the above.

なお、この第五の実施形態においては、PID制御を例にとったが、P制御、PI制御であってもよく、またバンバン制御や他のフィードバック制御、フィードフォワード制御を含むオープンループ制御等とも適宜組み合わせた制御としてもよい。   In the fifth embodiment, PID control is taken as an example. However, P control and PI control may be used, and bang-bang control, other feedback control, open loop control including feedforward control, etc. Control may be combined as appropriate.

こうした、針路安定性の向上、旋回性の向上、停止及び減速の機能の向上を行う際のポッド推進器10及び制御フィン20の制御アルゴリズムは、船舶1に搭載可能なコンピュータにおいて実行可能形式のプログラム化した上で、運転状態設定部30に従って異なるモードとして随時呼び出し可能なようにモード記憶部80に記憶しておいてもよい。   The control algorithm of the pod propulsion device 10 and the control fin 20 when improving the course stability, turning performance, and stopping and deceleration functions is a program executable in a computer that can be mounted on the ship 1. Then, it may be stored in the mode storage unit 80 so that it can be called as a different mode at any time according to the operation state setting unit 30.

これにより、操縦室等から所定のコンピュータ装置の情報処理機能により、ボタン操作等でモード記憶部80から各運転モードとして呼び出すことができ、オートパイロット装置に組み込んでもよく、状況に応じて適合するモードが読み込まれ、かかるモードに即したアルゴリズムをコンピュータが実行することで、自動的に最適な運行制御を実現することができる。   As a result, the information processing function of a predetermined computer device from the cockpit can be called as each operation mode from the mode storage unit 80 by button operation, etc. Is read and the computer executes an algorithm according to such a mode, so that optimum operation control can be automatically realized.

以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、変針する際のオーバーシュート角の減少を通じて、針路安定性能を向上することができる。さらに、これを通じて、離着桟性能を含む旋回性能・停止性能を向上させることができる。   As described above in detail, according to the present embodiment, the course stability performance can be improved through the reduction of the overshoot angle when changing the course. In addition, through this, turning performance and stopping performance including the performance of the landing bar can be improved.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

また、上述した実施例は、本発明に係る技術思想を具現化するための実施形態の一例を示したにすぎないものであり、他の実施形態でも本発明に係る技術思想を適用することが可能である。   Further, the above-described examples are merely examples of embodiments for embodying the technical idea according to the present invention, and the technical ideas according to the present invention can be applied to other embodiments. Is possible.

本発明によれば、変針する際のオーバーシュート角の減少を通じて、針路安定性能を向上させるとともに、離着桟性能を含む旋回性能・停止性能を向上させることができるため、主に造船業、海運業等の海事産業を中心に広く利用可能性が認められるのみならず、環境対策上もすぐれたものである。   According to the present invention, the course stability performance can be improved through the reduction of the overshoot angle when changing the course, and the turning performance and stopping performance including the take-off and landing performance can be improved. It is not only widely recognized for use in the maritime industry, but also has excellent environmental measures.

1…船舶、10…ポッド推進器、20、20A、20B…制御フィン、301…方位設定器(方位設定手段)、40…船首方位検出部(方位検出手段)、50…船体角速度検出センサー、60…対水速度センサー、70…ポッド・フィン配分設定部、110…ポッド制御部、201〜206…制御フィン、210…フィン制御部(制御手段)、220…フィン旋回角調整器   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ship, 10 ... Pod propulsion device, 20, 20A, 20B ... Control fin, 301 ... Direction setting device (direction setting means), 40 ... Bow direction detection part (direction detection means), 50 ... Hull angular velocity detection sensor, 60 ... Water speed sensor, 70 ... Pod / fin distribution setting unit, 110 ... Pod control unit, 201-206 ... Control fin, 210 ... Fin control unit (control means), 220 ... Fin turning angle adjuster

Claims (10)

船舶と、この船舶を推進するポッド推進器と、このポッド推進器の周囲の船体センターラインの左右もしくは船体センターライン上に略対称に配置した制御フィンと、この制御フィンを駆動する駆動手段と、前記船舶の運転状態を設定する運転状態設定手段と、この運転状態設定手段の設定に従って前記制御フィンの旋回角を前記ポッド推進器の旋回角と組み合わせ前記駆動手段を介して制御する制御手段とを備えたことを特徴とする操縦性能向上を図った船舶。   A ship, a pod propeller for propelling the ship, control fins arranged substantially symmetrically on the left and right of the hull center line around the pod propeller, or on the hull center line, and drive means for driving the control fins, An operation state setting means for setting the operation state of the ship, and a control means for controlling the turning angle of the control fin through the driving means in combination with the turning angle of the pod propulsion device according to the setting of the operation state setting means. A ship designed to improve maneuverability, characterized by having 前記制御フィンを前記ポッド推進器の船体センターラインの左右に備えたことを特徴とする請求項1記載の操縦性能向上を図った船舶。   2. The ship with improved maneuverability according to claim 1, wherein the control fins are provided on the left and right sides of a hull center line of the pod propulsion unit. 前記船舶の操舵時に、前記制御手段はオーバーシュート角を小さくすべく、前記制御フィンと前記ポッド推進器とを前記船舶の状態に応じて同方向あるいは逆方向に適宜制御したことを特徴とする請求項1乃至2のうちの1項に記載の操縦性能向上を図った船舶。   The control means appropriately controls the control fin and the pod propulsion device in the same direction or in the opposite direction according to the state of the ship so as to reduce an overshoot angle when the ship is steered. Item 3. A ship that improves the maneuverability according to item 1 or item 2. 前記船舶の旋回時に、前記制御手段は前記制御フィンを前記ポッド推進器と同方向に制御したことを特徴とする請求項1乃至2のうちの1項に記載の操縦性能向上を図った船舶。   3. The ship according to claim 1, wherein when the ship turns, the control means controls the control fin in the same direction as the pod propulsion device. 4. 前記制御フィンを前記船舶の減速時に、前記制御手段は前記船舶の抵抗が増すように前記制御フィンを船体センターラインに実質的に対称の方向に制御したことを特徴とする請求項1乃至2のうちの1項に記載の操縦性能向上を図った船舶。   3. The control fin according to claim 1, wherein the control means controls the control fin in a direction substantially symmetrical to a hull center line so that the resistance of the ship is increased when the ship is decelerated. The ship which aimed at the maneuvering performance improvement of 1 of them. 前記ポッド推進器を旋回させ前記船舶の速度を低下させる際に、前記制御手段はポッド推力による前記船舶の横移動および旋回角を減少するように前記制御フィンを制御したことを特徴とする請求項1乃至5のうちの1項に記載の操縦性能向上を図った船舶。   The control fin controls the control fin so as to reduce a lateral movement and a turning angle of the ship by a pod thrust when the pod propeller is turned to reduce the speed of the ship. The ship which aimed at the steering performance improvement of 1 of 1 thru | or 5. 前記制御手段は前記運転状態設定手段の設定状態に従って異なるモードで前記ポッド推進器と前記制御フィンの旋回角を制御したことを特徴とする請求項1乃至6のうちの1項記載の操縦性能向上を図った船舶。   The steering performance improvement according to any one of claims 1 to 6, wherein the control means controls the turning angle of the pod propulsor and the control fin in different modes according to the setting state of the driving state setting means. The ship which aimed at. 船舶と、この船舶を推進するポッド推進器と、このポッド推進器の周囲の船体センターラインの左右もしくは船体センターライン上に対称に配置した制御フィンと、この制御フィンを駆動する駆動手段と、前記船舶の方位を設定する方位設定手段と、前記船舶の方位を検出する方位検出手段と、この方位検出手段の検出値と前記方位設定手段の設定値を比較して前記駆動手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする操縦性能向上を図った船舶。   A ship, a pod propeller for propelling the ship, control fins disposed symmetrically on the left and right of the hull center line around the pod propeller, or on the hull center line, drive means for driving the control fins, An azimuth setting means for setting the azimuth of the ship, an azimuth detection means for detecting the azimuth of the ship, and a control means for controlling the drive means by comparing the detected value of the azimuth detection means with the set value of the azimuth setting means. The ship which aimed at the improvement of maneuverability characterized by having. 前記方位検出手段は前記船舶の船首方位の角速度に基づいて方位を検出したことを特徴とする請求項8記載の操縦性能向上を図った船舶。   9. The ship according to claim 8, wherein the bearing detection means detects the bearing based on an angular velocity of a bow direction of the ship. 前記制御手段は前記方位設定手段の設定状態に従って異なるモードで前記ポッド推進器と前記制御フィンの旋回角を制御したことを特徴とする請求項8あるいは9記載の操縦性能向上を図った船舶。   10. The ship according to claim 8 or 9, wherein the control means controls the turning angle of the pod propulsor and the control fin in different modes according to the setting state of the azimuth setting means.
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